JP2008196497A - 内燃機関の可変動弁機構 - Google Patents

内燃機関の可変動弁機構 Download PDF

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Abstract

【課題】一つの駆動装置（アクチュエータ）によって、バルブのリフト量及びバルブタイミング位相を調整可能とする内燃機関の可変動弁機構を提供する。
【解決手段】本発明に係る内燃機関の可変動弁機構は、回転駆動される回転カム（３０５）を備える内燃機関において、その吸排気バルブ（２０１ａ又は２０３ａ）の開閉特性を可変動弁伝達機構により可変とする内燃機関の可変動弁機構であって、前記可変動弁伝達機構は、前記回転カム（３０５）に当接する入力部（４０５）を備える入力アーム（４０４）を有する四節リンク機構（４０１，４０２，４０３，４０４）から構成され、更に四節リンク機構（４０１，４０２，４０３，４０４）の姿勢を一台のアクチュエータで制御し、前記回転カム（３０５）と前記入力部（４０５）との相対位置を変更することで、前記バルブの開閉特性を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの開閉特性を可変とする内燃機関の可変動弁機構に関する。
内燃機関の運転状態に応じて、吸気バルブや排気バルブにおけるリフト量や作用角を可変とする可変動弁機構が知られている。この内でも、クランクシャフトに連動する回転カムと同軸に揺動カムを設け、複雑なリンク機構により回転カムと揺動カムとを連結したものが知られている。この複雑なリンクの途中にはコントロールシャフトが設けられている。このコントロールシャフトによりリンクの一部を構成するアームの揺動中心を変位させることにより揺動カムの位相を変更可能としている。このような揺動カムの位相の変更によりリフト量や作用角を可変とするものである。そして、このことにより低速低負荷時などにおいては燃費の向上および安定した運転性を実現し、また高速高負荷時などにおいては吸気の充填効率を向上させて十分な出力を確保することができるとするものである（特許文献１参照）。
しかし、このように同軸に存在する回転カムと揺動カムとをリンクしようとするため、リンク機構が長く複雑なものとならざるを得ない。このため可変動弁機構における作動の確実性や信頼性に欠けるおそれがある。そこで、長く複雑なリンク機構を設けることなく、確実な作動と信頼性とを実現する内燃機関の可変動弁機構、およびこの可変動弁機構を利用した吸気量制御装置に関する技術が開示されている（特許文献２参照）。
前記公報に開示された内燃機関の可変動弁機構は、クランクシャフトに連動する回転カムと異なる軸で支持される仲介駆動機構を介して吸排気バルブの開閉を行うことを特徴とする。具体的には、仲介駆動機構は、回転カムと当接する入力部と吸排気バルブの開閉を行うロッカーアームに当接する出力部とを同軸上に備え、入力部が回転カムに駆動されることによって、出力部を介して吸排気バルブの開閉が行われる。ここで、仲介駆動機構の入力部と出力部の位相を相対的に変更することによって、吸排気バルブのリフト量や作用角の大きさを連続的に調整することが可能となる。
特開平１１−３２４６２５号公報 特開２００１−２６３０１５号公報
ところで、上記の内燃機関の可変動弁機構においては、仲介駆動機構の入力部と出力部とを回転カムと異なる軸において同軸上に構成することで、長く複雑なリンク機構を設けることなく、確実な作動と信頼性とを実現している。しかし、この構成では回転カムに対する該入力部の位相は常に一定であるため、上記可変動弁機構によって開閉される吸排気バルブのリフト量及び作用角の調整は可能であるが、バルブタイミングの調整を任意で行うことは困難である。従って、必要なバルブタイミングを得るために、前記仲介駆動機構でリフト量及び作用角を調整するとともに、別途バルブタイミングを調整可能とするバルブ位相可変機構が必要となり、内燃機関の可変動弁機構のシステムが複雑になる。
そこで本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、バルブのリフト量及びバルブタイミングを、一つの駆動装置（アクチュエータ）によって調整可能とすることで、内燃機関の可変動弁機構のシステムを簡便なものとすることを目的とする。
本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。即ち、回転駆動される回転カムと当接する入力部と、吸排気バルブの開閉を行う出力部とを有する四節リンク機構によって吸排気バルブの開閉を行う内燃機関の可変動弁機構であって、該四節リンク機構の姿勢を制御し、該回転カムと該入力部との相対位置を変更することで、吸排気バルブの開閉特性を制御する手段である。具体的には、回転駆動される回転カムを備え、前記回転カムによって開閉される吸気バルブ又は排気バルブの少なくとも一方のバルブの開閉特性を可変動弁伝達機構により可変とする内燃機関の可変動弁機構であって、前記可変動弁伝達機構は、前記回転カムに当接する入力部を有する入力アームと、前記入力アームに揺動可能に連結される伝達アームと、前記伝達アームと揺動可能に連結されるとともに回転制御軸周りに揺動可能とされ、前記回転カムから伝達される駆動力を前記バルブの開閉を行う出力部へ伝達する揺動アームと、前記回転制御軸を回転中心として回転駆動するとともに、前記入力アームと揺動可能に連結されるコントロールアームと、から構成される四節リンク機構を備え、前記四節リンク機構の姿勢を制御し、前記回転カムと前記入力部との相対位置を変更することで、前記バルブの開閉特性を制御するバルブ開閉制御手段を有することを特徴とする。
上記のように構成される内燃機関の可変動弁機構においては、前記可変動弁伝達機構は、入力アーム、伝達アーム、揺動アーム及びコントロールアームによって構成される四節リンク機構となり、入力アームに設けられた入力部が、回転カムによって駆動され、前記可変動弁伝達機構を介して出力部が駆動されることとなり、以てバルブの開閉が行われる。即ち、コントロールアームを固定した状態において、入力部が回転カムによって駆動されると、伝達アーム、揺動アームを介して、出力部が揺動し、バルブの開閉制御が行われる。更に、この内燃機関の可変動弁機構においては、バルブ開閉制御手段によって、入力部と回転カムとの相対位置を変更することを可能とし、バルブの開閉特性を制御する。即ち、入力部と回転カムとの相対位置を変更することで、回転カムに対する入力部の位相が相対的に変更することとなり、以て該可変動弁機構によって開閉されるバルブのバルブタイミングを調整することが可能となる。
一方で、入力部と回転カムとの相対位置を変更することで、入力アーム、伝達アーム、揺動アーム及びコントロールアームによって構成されるリンク機構の姿勢が変更される。それに伴い、バルブの開閉を行う出力部の変位量も連動して変動し、以てバルブのリフト量も変動することとなる。以上より、入力部と回転カムとの相対位置を変更することによって可変動弁機構における四節リンク機構の姿勢を制御することにより、バルブの開閉特性であるバルブタイミング位相及びバルブのリフト量を同時に制御することが可能となる。また四節リンク機構の姿勢を一つの駆動装置（アクチュエータ）で制御することによって、バルブの開閉特性であるバルブタイミング位相及びバルブのリフト量を一つのアクチュエータで制御することとなる。
尚、バルブタイミング位相及びバルブのリフト量の制御量は、四節リンク機構を構成する入力アーム、伝達アーム、揺動アーム及びコントロールアームの寸法に影響されるため、内燃機関に必要なバルブタイミング及びバルブのリフト量に応じた寸法にてリンク機構を構成するのが望ましい。
また本発明に係る内燃機関の可変動弁機構は、内燃機関における吸気バルブ及び排気バルブの何れにも適用可能であり、また両バルブ同時に適用することも可能である。また、吸気バルブ及び排気バルブの何れかのバルブにおいて、そのバルブが複数のバルブで構成される場合、全ての複数のバルブに適用するだけでなく、その一部のバルブに適用することも可能である。
上記のように、本発明に係る内燃機関の可変動弁機構によって開閉されるバルブの開閉特性を制御するために、入力部と回転カムとの相対位置が変更されるが、その手段として、前記コントロールアームは、前記回転制御軸に固定され、前記バルブ開閉制御手段は、前記回転制御軸を回転駆動させることで前記コントロールアームを回転駆動させることにより、前記入力部と前記回転カムとの相対位置を変更する手段が考えられる。
即ち、前記回転制御軸と前記コントロールアームとが一体となって回転駆動すべく、前記コントロールアームと前記回転制御軸とが固定され、前記回転制御軸を回転駆動することで、前記コントロールアームが前記回転制御軸を回転中心として回転駆動する。更に、前記コントロールアームと揺動可能にて連結されている前記入力アームが揺動することで、前記入力部が移動し、以て入力部と回転カムとの相対位置が変更する。尚、前記回転制御軸を回転駆動するには、ステッピングモータやサーボモータ等の電動機が好適に利用できる。
また、入力部と回転カムとの相対位置が変更される別の手段として、前記回転制御軸は、軸方向に沿って螺旋状のスプラインを有し、前記コントロールアームは、前記回転制御軸のスプラインに噛み合うギア部を有し、前記バルブ開閉制御手段は、前記回転制御軸を軸方向に移動させることにより前記コントロールアームを回転駆動させることにより、前記入力部と前記回転カムとの相対位置を変更する手段が考えられる。
即ち、前記回転制御軸と前記コントロールアームは、前記回転制御軸の軸方向に螺旋状のスプラインを介して互いに噛み合っている。従って、前記回転制御軸が軸方向に移動することによって、前記コントロールアームが前記回転制御軸を回転中心として回転駆動する。一方、前記回転制御軸の軸方向への移動が禁止されると、前記コントロールアームの前記回転制御軸を中心とする回転駆動も禁止される。このように構成することにより、前記コントロールアームが前記回転制御軸の移動に従って回転駆動する。更に、前記コントロールアームと揺動可能にて連結されている前記入力アームが揺動することで、前記入力部が移動し、以て入力部と回転カムとの相対位置が変更する。尚、前記回転制御軸の移動には、油圧式アクチュエータや電歪素子アクチュエータ等が好適に利用できる。
ここで、前記入力部と前記回転カムとの相対位置を変更することによってバルブの開閉制御を行う上記の内燃機関の可変動弁機構において、前記回転制御軸の変位量とバルブのバルブタイミング位相との関係において、概線形性が存することを特徴とする内燃機関の可変動弁機構が考えられる。このような内燃機関の可変動弁機構においては、最終的な制御対象であるバルブとアクチュエータによって直接に制御される回転制御軸の変位量との関係において概ね線形性が存在することによって、バルブのバルブタイミング制御が容易となる。即ち、線形性によりバルブのリフト量と前記相対角との相互関係を簡便な関係式で表すことが可能となり、以って前記回転制御軸の変位量を制御パラメータとしたバルブの開閉制御を容易に行うことができる。
尚、回転制御軸を回転駆動させることによって前記入力部と前記回転カムとの相対位置を変更する場合は、回転制御軸の変位量とは、前記アクチュエータによって回転制御軸が回転した回転角をいう。また、螺旋状のスプラインを介して前記入力部と前記回転カムとの相対位置を変更する場合は、前記アクチュエータによって回転制御軸が軸方向に移動した移動量をいう。
更に、上記した課題を解決するための手段として、以下に示す手段も採用することができる。即ち、回転駆動される回転カムを備え、前記回転カムによって開閉される吸気バルブ又は排気バルブの少なくとも一方のバルブの開閉特性を可変動弁伝達機構により可変とする内燃機関の可変動弁機構であって、前記可変動弁伝達機構は、前記回転カムに当接す
る入力部を有するとともに入力支持部において揺動可能に支持される入力アームと、前記入力アームに揺動可能に連結される伝達アームと、前記伝達アームに揺動可能に連結されるとともに揺動支持部において揺動可能に支持され、前記回転カムから伝達される駆動力を前記バルブの開閉を行う出力部へ伝達する揺動アームと、から構成される四節リンク機構を備え、前記四節リンク機構の姿勢を制御し、前記回転カムと前記入力部との相対位置を変更することで、前記バルブの開閉特性を制御するバルブ開閉制御手段を有することを特徴とする。
上記のように構成される内燃機関の可変動弁機構においては、前記可変動弁伝達機構は、入力アーム、伝達アーム、揺動アームによって構成され、前記入力アームは入力支持部において揺動可能に支持され、前記揺動アームは揺動支持部において揺動可能に支持される四節リンク機構となり、入力アームに設けられた入力部が、回転カムによって駆動され、前記可変動弁伝達機構を介して、出力部が駆動されることとなり、以ってバルブの開閉が行われる。即ち、入力支持部を固定した状態において、入力部が回転カムによって駆動されると、伝達アーム、揺動アームを介して、出力部が揺動し、バルブの開閉制御が行われる。更に、この内燃機関の可変動弁機構においては、バルブ開閉制御手段によって、入力部と回転カムとの相対位置を変更することを可能とし、バルブの開閉特性を制御する。即ち、入力部と回転カムとの相対位置を変更することで、回転カムに対する入力部の位相が相対的に変更することにより、以て該可変動弁機構によって開閉されるバルブのバルブタイミングを調整することが可能となる。
一方で、入力部と回転カムとの相対位置を変更することで、入力アーム、伝達アーム及び揺動アームによって構成されるリンク機構の姿勢が変更される。それに伴い、バルブの開閉を行う出力部の変位量も連動して変動し、以てバルブのリフト量も変動することとなる。以上より、入力部と回転カムとの相対位置を変更することによって可変動弁機構における四節リンク機構の姿勢を制御することにより、バルブの開閉特性であるバルブタイミング位相及びバルブのリフト量を同時に制御することが可能となる。また四節リンク機構の姿勢を一つの駆動装置（アクチュエータ）で制御することによって、バルブの開閉特性であるバルブタイミング位相及びバルブのリフト量を一つのアクチュエータで制御することとなる。
尚、バルブタイミング位相及びバルブのリフト量の制御量は、四節リンク機構を構成する入力アーム、伝達アーム及び揺動アームの寸法に影響されるため、内燃機関に必要なバルブタイミング及びバルブのリフト量に応じた寸法にてリンク機構を構成するのが望ましい。上記のように、本発明に係る内燃機関の可変動弁機構によって開閉されるバルブの開閉特性を制御するために、入力部と回転カムとの相対位置が変更されるが、その手段として、ラックピニオン機構等を利用して電動機等のアクチュエータの回転運動を直線運動へ変換し、以て入力アームを移動させる手段等が考えられる。
また本発明に係る内燃機関の可変動弁機構は、内燃機関における吸気バルブ及び排気バルブの何れにも適用可能であり、また両バルブ同時に適用することも可能である。また、吸気バルブ及び排気バルブの何れかのバルブにおいて、そのバルブが複数のバルブで構成される場合、全ての複数のバルブに適用するだけでなく、その一部のバルブに適用することも可能である。
ここで、バルブ開閉制御手段が前記入力アームにおいて作用する位置、即ち前記アクチュエータが入力アームに作用する位置を制御点としたとき、前記入力部と前記回転カムとの相対位置を変更することによってバルブの開閉制御を行う上記の内燃機関の可変動弁機構において、制御点の変位量とバルブのバルブタイミング位相との関係において、概線形性が存することを特徴とする内燃機関の可変動弁機構が考えられる。このような内燃機関
の可変動弁機構においては、最終的な制御対象であるバルブとアクチュエータによって直接に制御される入力アームにおける制御点の変位量との関係において概ね線形性が存在することによって、バルブのバルブタイミング制御が容易となる。即ち、線形性によりバルブのリフト量と前記相対角との相互関係を簡便な関係式で表すことが可能となり、以って制御点の変位量を制御パラメータとしたバルブの開閉制御を容易に行うことができる。
また、吸気バルブ及び排気バルブの何れかが複数のバルブで構成されている内燃機関において上記した課題を解決するために、以下に示す手段を採用することができる。即ち、本発明に係る内燃機関の可変動弁機構は、回転駆動される第一回転カムと第二回転カムとを備え、前記内燃機関の同一気筒における吸気側又は排気側の少なくとも一方が、少なくとも前記第一回転カムによって開閉される第一バルブと前記第二回転カムによって開閉される第二バルブの二つのバルブで構成される内燃機関において、少なくとも前記第一バルブ及び前記第二バルブの開閉特性をそれぞれ第一可変動弁伝達機構及び第二可変動弁伝達機構により可変とする内燃機関の可変動弁機構であって、前記第一可変動弁伝達機構は、前記第一回転カムに当接する第一入力部を有する第一入力アームと、前記第一入力アームに揺動可能に連結される第一伝達アームと、前記第一伝達アームと揺動可能に連結されるとともに回転制御軸周りに揺動可能とされ、前記第一回転カムから伝達される駆動力を前記第一バルブの開閉を行う第一出力部へ伝達する第一揺動アームと、前記第一入力アームと前記第一揺動アームとを連結する第一コントロールアームと、から構成される四節リンク機構を備え、前記第二可変動弁伝達機構は、前記第二回転カムに当接する第二入力部を有する第二入力アームと、前記第二入力アームに揺動可能に連結される第二伝達アームと、前記第二伝達アームと揺動可能に連結されるとともに回転制御軸周りにも揺動可能とされ、前記第二回転カムから伝達される駆動力を前記第二バルブの開閉を行う第二出力部へ伝達する第二揺動アームと、前記第二入力アームと前記第二揺動アームとを連結する第二コントロールアームと、から構成される四節リンク機構を備え、前記第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢と前記第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢とを異ならしめることにより、前記第一バルブの開閉特性と前記第二バルブの開閉特性とを異ならしめるバルブ特性制御手段を有することを特徴とする。
このように構成される内燃機関の可変動弁機構においては、第一バルブと第二バルブの開閉をそれぞれ制御する第一回転カムおよび第一可変動弁伝達機構と、第二回転カムおよび第二可変動弁伝達機構とを有するとともに、前記第一バルブの開閉特性と前記第二バルブの開閉特性とを異ならしめるバルブ特性制御手段とを有する。ここで、第一可変動弁伝達機構および第二可変動弁伝達機構は、それぞれの入力アーム、伝達アーム、揺動アーム及びコントロールアームによって構成される四節リンク機構となり、入力アームに設けられた入力部が、回転カムによって駆動され、各々の可変動弁伝達機構を介して、出力部が駆動されることとなり、以てバルブの開閉が行われる。
更に、この内燃機関の可変動弁機構においては、バルブ特性制御手段によって、第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢と第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢とを異ならしめることで、第一バルブ及び第二バルブのバルブ開閉特性に差を設けることが可能である。各可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢を変更することにより各入力部と各回転カムとの相対位置を変更することで、バルブ開閉特性であるバルブタイミング位相やバルブのリフト量を変更することができるのは先述までの通りである。ここで、第一バルブと第二バルブとにおいて、そのバルブ開閉特性に差が設けられることによって、バルブを介して行われる吸排気を制御することができる。特に、吸気バルブの第一バルブと第二バルブにおいて、そのバルブ特性の一つであるバルブのリフト量を変更することによって、第一バルブを介して燃焼室へ流れ込む空気流量と第二バルブを介して燃焼室へ流れ込む空気流量とが相違することなり、結果として燃焼室内において旋回流を発生させることが可能となる。燃焼室内において旋回流が発生することにより、
燃焼室内における燃料の拡散が進み、燃焼の安定性が向上する。
ここで、旋回流の強さは、燃焼室内に流れ込む空気流量と、第一バルブと第二バルブとのリフト量差に起因するため、所定の空気流量における必要な旋回流を得るべく、第一可変動弁伝達機構及び第二可変動弁伝達機構を構成するリンクの寸法を決定するのが望ましい。
また、本発明に係る内燃機関の可変動弁機構は、吸気バルブ又は排気バルブの何れか一方に、若しくは吸排気バルブの両方に適用することが可能である。更に、適用される吸気バルブもしくは排気バルブが複数のバルブで構成されている場合、その構成バルブの内、任意の二つのバルブに対して適用が可能である。
更に、吸気バルブ及び排気バルブの何れかが複数のバルブで構成されている内燃機関において上記した課題を解決するために、以下に示す別の手段を採用することもできる。即ち、本発明に係る内燃機関の可変動弁機構は、回転駆動される第一回転カムと第二回転カムとを備え、前記内燃機関の同一気筒における吸気側又は排気側の少なくとも一方が、少なくとも前記第一回転カムによって開閉される第一バルブと前記第二回転カムによって開閉される第二バルブの二つのバルブで構成される内燃機関において、少なくとも前記第一バルブ及び前記第二バルブの開閉特性をそれぞれ第一可変動弁伝達機構及び第二可変動弁伝達機構により可変とする内燃機関の可変動弁機構であって、前記第一可変動弁伝達機構は、前記第一回転カムに当接する第一入力部を有するとともに第一入力支持部において揺動可能に支持される第一入力アームと、前記第一入力アームに揺動可能に連結される第一伝達アームと、前記第一伝達アームに揺動可能に連結されるとともに第一揺動支持部において揺動可能に支持され、前記第一回転カムから伝達される駆動力を前記第一バルブの開閉を行う第一出力部へ伝達する第一揺動アームと、から構成される四節リンク機構を備え、前記第二可変動弁伝達機構は、前記第二回転カムに当接する第二入力部を有するとともに第二入力支持部において揺動可能に支持される第二入力アームと、前記第二入力アームに揺動可能に連結される第二伝達アームと、前記第二伝達アームに揺動可能に連結されるとともに第二揺動支持部において揺動可能に支持され、前記第二回転カムから伝達される駆動力を前記第二バルブの開閉を行う第二出力部へ伝達する第二揺動アームと、から構成される四節リンク機構を備え、前記第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢と前記第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢とを異ならしめることにより、前記第一バルブの開閉特性と前記第二バルブの開閉特性とを異ならしめるバルブ特性制御手段を有することを特徴とする。
このように構成される内燃機関の可変動弁機構においては、第一バルブと第二バルブの開閉をそれぞれ制御する第一回転カムおよび第一可変動弁伝達機構と、第二回転カムおよび第二可変動弁伝達機構とを有するとともに、前記第一バルブの開閉特性と前記第二バルブの開閉特性とを異ならしめるバルブ特性制御手段とを有する。ここで、第一可変動弁伝達機構および第二可変動弁伝達機構は、それぞれの入力アーム、伝達アーム及び揺動アームによって構成されるリンク機構であり、入力アームに設けられた入力部が、回転カムによって駆動されることによって、各々の可変動弁伝達機構を介して、出力部が駆動され、以てバルブの開閉が行われる。
更に、この内燃機関の可変動弁機構においては、バルブ特性制御手段によって、第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢と第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢とを異ならしめることで、第一バルブ及び第二バルブのバルブ開閉特性に差を設けることが可能である。各可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢を変更することにより各入力部と各回転カムとの相対位置を変更することで、バルブ開閉特性であるバルブタイミング位相やバルブのリフト量を変更することができるのは先述までの通り
である。ここで、第一バルブと第二バルブとにおいて、そのバルブ開閉特性に差が設けられることによって、バルブを介して行われる吸排気を制御することができる。特に、吸気バルブの第一バルブと第二バルブにおいて、そのバルブ特性の一つであるバルブのリフト量を変更することによって、第一バルブを介して燃焼室へ流れ込む空気流量と第二バルブを介して燃焼室へ流れ込む空気流量とが相違することなり、結果として燃焼室内において旋回流を発生させることが可能となる。燃焼室内において旋回流が発生することにより、燃焼室内における燃料の拡散が進み、燃焼の安定性が向上する。
ここで、旋回流の強さは、燃焼室内に流れ込む空気流量と、第一バルブと第二バルブとのリフト量差に起因するため、所定の空気流量における必要な旋回流を得るべく、第一可変動弁伝達機構及び第二可変動弁伝達機構を構成するリンクの寸法を決定するのが望ましい。
また、本発明に係る内燃機関の可変動弁機構は、吸気バルブ又は排気バルブの何れか一方に、若しくは吸排気バルブの両方に適用することが可能である。更に、適用される吸気バルブもしくは排気バルブが複数のバルブで構成されている場合、その構成バルブの内、任意の二つのバルブに対して適用が可能である。
ここで、上述の四節リンク機構が入力アーム、伝達アーム、揺動アームおよびコントロールアームの四本のアームによって構成される場合のバルブ特性制御手段として以下のような手段が考えうる。即ち、更に前記第一可変動弁伝達機構と前記第二可変動弁伝達機構とを連結する連結機構を有し、前記第一コントロールアームは、前記回転制御軸を回転中心として回転駆動するとともに前記第一入力アームと揺動可能に連結され、前記第二コントロールアームは、前記回転制御軸と揺動可能に連結されるとともに前記第二入力アームと揺動可能に連結されている状態において、前記バルブ特性制御手段は、第一バルブの開閉特性と第二バルブの開閉特性とを同一とするときは、前記連結機構により前記第一可変動弁伝達機構と前記第二可変動弁伝達機構とを連結することにより、前記第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢と前記第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢とを同一とし、前記第一バルブの開閉特性と前記第二バルブの開閉特性とを異ならしめるときは、前記連結機構による前記第一可変動弁伝達機構と前記第二可変動弁伝達機構との連結を解除するとともに、前記第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢を変更することにより、前記第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢と前記第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢とを異ならしめることを特徴とする。
このように構成されるバルブ特性制御手段を有する内燃機関の可変動弁機構においては、第一コントロールアームは回転制御軸を回転中心として回転駆動する一方で、第二コントロールアームは回転制御軸を中心として揺動する。従って、第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢を制御するアクチュエータによって、第一コントロールアームが回転制御軸を中心として、直接回転駆動される。ここで、連結機構により第一可変動弁伝達機構と第二可変動弁伝達機構とを連結することで、第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢と第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢とを同一とすることができ、以て第一バルブと第二バルブの開閉特性を同一のものとすることが可能である。また、第一可変伝達機構における四節リンク機構、および前記連結機構を介して第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構を同時に変更することが可能となり、以て第一バルブと第二バルブの開閉特性を同時に変更できる。
一方で、連結機構による連結を解除することで、第一可変動弁伝達機構と第二可変動弁伝達機構が互いに独立した四節リンク機構となる。従って、第二可変動弁伝達機構においては、連結が解除された時点における第二入力部と第二回転カムとの相対位置が保持され
、その相対位置に基づいた第二バルブの開閉特性となる。第一可変動弁伝達機構においては、四節リンク機構の姿勢を制御するアクチュエータによって、第一入力部と第一回転カムとの相対位置を変更し、第一バルブの開閉特性を変更することが可能となる。即ち、第一バルブと第二バルブとの開閉特性を相違させることが可能である。従って、連結機構を備えることにより、バルブ開閉制御手段における一のアクチュエータによって、第一バルブと第二バルブの開閉特性を同一特性又は相違する特性の何れかとすることができる。ここで、連結機構としては、第一可変動弁伝達機構におけるある部位とその部位に対応する第二可変動弁伝達機構におけるある部位とを機械的に連結することが考えられる。機械的な連結手段としては、ピンの挿入等が考えられる。
ここで、上述の四節リンク機構が入力アーム、伝達アームおよび揺動アームの三本のアームによって構成される場合のバルブ特性制御手段として以下のような手段が考えうる。即ち、更に前記第一可変動弁伝達機構と前記第二可変動弁伝達機構とを連結する連結機構を有し、前記バルブ特性制御手段は、第一バルブの開閉特性と第二バルブの開閉特性とを同一とするときは、前記連結機構により前記第一可変動弁伝達機構と前記第二可変動弁伝達機構とを連結することにより、前記第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢と前記第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢とを同一とし、前記第一バルブの開閉特性と前記第二バルブの開閉特性とを異ならしめるときは、前記連結機構による前記第一可変動弁伝達機構と前記第二可変動弁伝達機構との連結を解除するとともに、前記回転制御軸を介して前記第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢を変更することにより、前記第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢と前記第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢とを異ならしめることを特徴とする。
このように構成されるバルブ特性制御手段を有する内燃機関の可変動弁機構においては、連結機構により第一可変動弁伝達機構と第二可変動弁伝達機構とを連結することで、第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢と第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢とを同一とすることができ、以て第一バルブと第二バルブの開閉特性を同一のものとすることが可能である。また、第一可変伝達機構における四節リンク機構、および前記連結機構を介して第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構を同時に変更することが可能となり、以て第一バルブと第二バルブの開閉特性を同時に変更できる。
一方で、連結機構による連結を解除することで、第一可変動弁伝達機構と第二可変動弁伝達機構が互いに独立した四節リンク機構となる。従って、第二可変動弁伝達機構においては、連結が解除された時点における第二入力部と第二回転カムとの相対位置が保持され、その相対位置に基づいた第二バルブの開閉特性となる。第一可変動弁伝達機構においては、四節リンク機構の姿勢を制御するアクチュエータによって、第一入力部と第一回転カムとの相対位置を変更し、第一バルブの開閉特性を変更することが可能となる。即ち、第一バルブと第二バルブとの開閉特性を相違させることが可能である。従って、連結機構を備えることにより、バルブ開閉制御手段における一のアクチュエータによって、第一バルブと第二バルブの開閉特性を同一特性又は相違する特性の何れかとすることができる。ここで、連結機構としては、第一可変動弁伝達機構におけるある部位とその部位に対応する第二可変動弁伝達機構におけるある部位とを機械的に連結することが考えられる。機械的な連結手段としては、ピンの挿入等が考えられる。
更に、前記バルブ特性制御手段において、第一バルブの開閉特性と第二バルブの開閉特性を異ならしめるときにおいて、第二バルブの作用角が極値となるべく第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢が保持されていることを特徴とする。このように構成されるバルブ特性制御手段を有する内燃機関の可変動弁機構においては、前記の連結機構の解除によって第一可変動弁伝達機構と第二可変動弁伝達機構との連結を解除したとき、第二バルブの作用角が極値となるべく第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿
勢が保持される。ここで、極値とは、第二バルブのリフト量が極大値もしくは極小値であることをいう。従って、本発明に係る内燃機関の可変動弁機構においては、第一バルブの開閉特性と第二バルブの開閉特性を異ならしめるときに、第二バルブのリフト量が常に極値となるため、バルブ開閉制御手段によって第一バルブを制御することで、二つのバルブのリフト量の相違をより大きく設定しやすくなり、以て燃焼室において発生する旋回流の強さが大きくなる。
また、上述までの可変動弁伝達機構における四節リンク機構は、バルブの開閉特性であるバルブタイミング位相を調整することができる。即ち、四節リンク機構を含む可変動弁機構を介して開閉が行われるバルブのリフト量が小さくなるに従い該バルブの位相が進角側もしくは遅角側へ移行する手段であることを特徴とする。特に、吸気バルブの開閉を行うときは、バルブのリフト量が小さくなるに従いバルブタイミング位相が進角側へ移行することによって、バルブの開弁時期をほぼ同一時期に保ちながらバルブのリフト量を小さくすることが可能となる。更に、バルブ排気バルブの開閉を行うときは、バルブのリフト量が小さくなるに従いバルブの位相が遅角側へ移行することによって、バルブの閉弁時期をほぼ同一時期に保ちながらバルブのリフト量を小さくすることが可能となる。
更に、上述までの可変動弁伝達機構における四節リンク機構は、前記内燃機関の負荷に基づいて該四節リンク機構の姿勢を変更することで、吸気バルブの開弁による作用角と排気バルブの開弁による作用角との重複作用角であるオーバーラップ量を制御することができる。即ち、アイドル領域、軽負荷領域、中負荷領域、高負荷低中速回転領域、高負荷高速回転領域等の内燃機関における負荷状況によって、燃焼の安定性や体積効率の向上等を目的として、本発明に係る内燃機関の可変動弁機構は有用である。
また、上述までの出力部、第一出力部及び第二出力部においては、各出力部が揺動アームと当接するとともに揺動アームに従って揺動することによってバルブの開閉を行うロッカーアームを有することを特徴とする。このように、構成される内燃機関の可変動弁機構においては、揺動アームの揺動を、ロッカーアームを介してバルブに伝達することができる。従って、ロッカーアームの揺動中心と該揺動中心からバルブまでの距離を調整することにより、揺動アームの揺動を減速を調整することができる。
本発明に係る内燃機関の可変動弁機構は、回転駆動される回転カムを備える内燃機関において、その吸気バルブ又は排気バルブの少なくとも一方のバルブの開閉特性を可変動弁伝達機構により可変とする内燃機関の可変動弁機構であって、前記可変動弁伝達機構は、前記回転カムに当接する入力部を備える入力アームを有する四節リンク機構から構成され、更に四節リンク機構の姿勢を制御し、前記回転カムと前記入力部との相対位置を変更することで、前記バルブの開閉特性を制御する。
本発明によれば、前記四節リンク機構の姿勢の制御は、一台のアクチュエータで行われる。従って、一台のアクチュエータにより、前記回転カムと前記入力部との相対位置を変更し、吸気バルブ又は排気バルブの開閉特性を調整することが可能となる。その結果、内燃機関の可変動弁機構を簡便なものとすることができる。
＜第１の実施例＞
以下、本発明に係る内燃機関の可変動弁機構の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、上述した発明が適用された内燃機関１およびその制御系統の概略構成を表すブロック図である。また図２は内燃機関１における気筒２のシリンダヘッド近傍の概略構成を示す図である。
内燃機関１は、各気筒２の吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁３は、燃料を所定圧に蓄圧する蓄圧室４と接続されている。蓄圧室４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。この燃料ポンプ６は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転トルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポンプ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６ａが内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられたクランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されている。このように構成された燃料噴射系では、クランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ６の入力軸へ伝達されると、燃料ポンプ６は、クランクシャフトから該燃料ポンプ６の入力軸へ伝達された回転トルクにより燃料を加圧し、吐出する。応じた圧力で燃料を吐出する。前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、燃料供給管５を介して蓄圧室４へ供給され、蓄圧室４にて所定圧に蓄圧されて各気筒２の燃料噴射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電流が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃料噴射弁３から燃料が噴射される。
そして各気筒２における燃焼室３０１には、それぞれ第１吸気バルブ２０１ａ、第２吸気バルブ２０１ｂ、第１排気バルブ２０３ａおよび第２排気バルブ２０３ｂが配置されている。この内、第１吸気バルブ２０１ａは第１吸気ポート２０２ａを開閉し、第２吸気バルブ２０１ｂは第２吸気ポート２０２ｂを開閉し、第１排気バルブ２０３ａは第１排気ポート２０４ａを開閉し、第２排気バルブ２０３ｂは第２排気ポート２０４ｂを開閉するように配置されている。
ここで、内燃機関１には、吸気枝管８が接続されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室３０１と吸気ポート２０２ａ及び２０２ｂを介して連通している。前記吸気枝管８は吸気管９に接続されている。吸気管９には、該吸気管９内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ１０が取り付けられている。前記吸気管９における吸気枝管８の直上流に位置する部位には、該吸気管９内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁１１が設けられている。この吸気絞り弁１１には、ステップモータ等で構成されて該吸気絞り弁１１を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１２が取り付けられている。
一方、内燃機関１には、排気枝管１３が接続され、排気枝管１３の各枝管が排気ポート２０４ａ及び２０４ｂを介して各気筒２の燃焼室３０１と連通している。前記排気枝管１３は排気管１４と接続され、この排気管１４は、下流にてマフラー（図示省略）に接続されている。更に、排気管１４の途中には、内燃機関１から排出される排気に含有される有害成分を浄化する排気浄化触媒１７が設けられている。
前記排気浄化触媒１７の下流に位置する排気管１４には、該排気管１４内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁１５が設けられている。この排気絞り弁１５には、ステップモータ等で構成されて該排気絞り弁１５を開閉駆動する排気絞り用アクチュエータ１６が取り付けられている。
このように構成される内燃機関１の燃焼室３０１における吸排気について、図３に基づいて説明する。図３は内燃機関１の気筒２において、吸気ポート２０２ａ及び排気ポート２０４ａを含む断面における縦断面図を示している。ここで、アクセルペダルの開度センサ２０からの信号や内燃機関１の機関回転数Ｎｅに応じて、吸気絞り用アクチュエータ１２が作動することにより吸気絞り弁１１が開くとともに、燃料噴射弁３に通電されることで、必要量の空気と燃料が吸気ポート２０２ａへと流入する。更に、吸気バルブ２０１ａのリフト量に応じた量の、空気と燃料が燃焼室３０１内へと流入する。このとき、吸気バルブ２０１ａの開閉は、内燃機関１の回転に伴う吸気カムシャフト３０６に設けられた吸
気カム３０５の回転により、揺動アーム４０１、コントロールアーム４０２、伝達アーム４０３、入力アーム４０４で構成される四節リンク等を介して行われる。
尚、内燃機関１の電子制御装置であるＥＣＵ２３が、オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）２２を介して、可変動弁伝達機構アクチュエータ２１を駆動することで回転制御軸４０８を回転駆動させ、可変動弁伝達機構の四節リンクの姿勢を変更する。可変動弁伝達機構の詳細な動作については後述する。
更に、気筒２の第一排気ポート２０４ａを開閉している第一排気バルブ２０３ａは、内燃機関１の回転に伴う排気カムシャフト３０９に設けられた排気カム３０８の回転により、ロッカーアーム３１０を介して一定のリフト量で開閉されている。
再び図１に戻り、内燃機関１の制御系等の説明を行う。ＥＣＵ２３は、デジタルコンピュータからなり、双方向性バス２７を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３０、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）２９、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２８、入力ポート２５および出力ポート２６を備えている。更に、ＥＣＵ２３の外部から入力されるアナログ信号をデジタル変換して入力ポート２５へ入力するＡ／Ｄ変換器２４が入力ポート２５に接続されている。
このＥＣＵ２３に対して、アクセルペダルの踏み込み量に比例した電圧を出力するアクセル開度センサ２０が、ＡＤ変換器２４を介して入力ポート２５に入力している。クランクポジションセンサ１９は、例えばクランクシャフトが３０°回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート２５に入力される。ＣＰＵ２３ではクランクポジションセンサ１９の出力パルス等を基に、内燃機関１の機関回転数Ｎｅが計算される。
更に、可変動弁伝達機構アクチュエータ２１により移動する回転制御軸４０８の軸方向変位を検出する軸位置センサ１８が軸方向変位に応じた出力電圧をＡＤ変換器２４を介して入力ポート２５に入力している。なお、これ以外に入力ポート２５には、各種の信号が入力されているが、本実施の形態では説明上重要ではないので図示省略している。
出力ポート２６は、各気筒２の燃料噴射弁３に電気的に接続され、ＥＣＵ２３は内燃機関１の運転状態に応じて各燃料噴射弁３の開弁制御を行い、燃料噴射時期制御や燃料噴射量制御を実行している。更に、出力ポート２６はオイルコントロールバルブ２２に接続され、ＥＣＵ２３は要求される吸気量等の内燃機関１の運転状態に応じて、オイルコントロールバルブ２２を介して可変動弁伝達機構アクチュエータ２１を制御している。これにより、吸気バルブ２０１ａのリフト量とバルブタイミングとがＥＣＵ２３により制御されて吸入空気量制御およびその他の制御（例えば、体積効率向上や内部ＥＧＲ量の制御等）が実行される。
ここで、吸気バルブ２０１ａに吸気カム３０５の駆動力を伝え、その開閉を行う可変動弁伝達機構の説明をする。図４および図５は、吸気バルブ２０１ａの開閉を制御する可変動弁伝達機構を構成する四節リンク機構の要部詳細図、図６は四節リンク機構を構成するコントロールアーム４０２の詳細図、図７は前記コントロールアームを回転駆動する回転制御軸４０８の詳細図、図８は回転制御軸を軸方向に移動させる可変動弁伝達機構アクチュエータ２１の詳細図である。
ここで、図６および図７に基づいて、コントロールアーム４０２と回転制御軸４０８の構成について説明する。コントロールアーム４０２は、回転制御軸４０８を駆動することによって回転駆動されるアームであ。図６に示すように、コントロールアーム４０２は、アーム部４０２ａ、ベース部４０２ｂから構成され、アーム部４０２ａの先端部には、入
力アーム４０４と連結をし、関節Ｊ１を形成するための貫通穴４０２ｃが設けられている。更に、ベース部４０２ｂは中空となっており、その内壁面にはベース部４０２ｂの中心軸方向に螺旋状のスプライン部４０２ｄが設けられている。
一方、図７に示される回転制御軸４０８は、軸部４０８ｂと軸方向に設けられた螺旋状のスプライン部４０８ａで構成される。コントロールアーム４０２のスプライン部４０２ｄと回転制御軸４０８のスプライン部４０８ａは互いに噛み合うように構成されている。ここで、回転制御軸４０８がその軸方向に移動することによってコントロールアーム４０２が螺旋状のスプラインに従い、回転制御軸４０８を中心として回転する。一方で、回転制御軸４０８の軸方向への移動を禁止することで、コントロールアーム４０２の回転制御軸４０８を中心とした回転も禁止される。
次に、先述した回転制御軸４０８の移動を行う可変動弁伝達機構アクチュエータ２１の説明を、図８に基づいて行う。可変動弁伝達機構アクチュエータ２１は、筒状をなすシリンダチューブ２１ａと、シリンダチューブ２１ａ内に設けられたピストン２１ｂと、シリンダチューブ２１ａの両端開口部を塞ぐように設けられた一対のエンドカバー２１ｃ，２１ｄと、回転制御軸８の反対側に位置するエンドカバー２１ｃとピストン２１ｂとの間に配置された圧縮状態のコイルスプリング２１ｅとから構成されている。また内側のエンドカバー２１ｄは、内燃機関１の外壁１ｂに固定されている。
ピストン２１ｂには内側のエンドカバー２１ｄおよび内燃機関１の外壁１ｂを貫通した回転制御軸４０８の一端が連結されている。したがってピストン２１ｂに回転制御軸４０８は連動することになる。ここで、シリンダチューブ２１ａ内は、ピストン２１ｂにより第一圧力室２１ｆおよび第二圧力室２１ｇに区画されている。第一圧力室２１ｆには、一方のエンドカバー２１ｄに形成された第一給排通路２１ｈが接続され、第二圧力室２１ｇには、他方のエンドカバー２１ｃに形成された第二給排通路２１ｉが接続されている。
第一給排通路２１ｈまたは第二給排通路２１ｉを介して、第一圧力室２１ｆと第二圧力室２１ｇとに対し選択的に作動油を供給すると、ピストン２１ｂは回転制御軸４０８の軸方向（矢印Ｓ方向）に移動する。このピストン２１ｂの移動に伴い、回転制御軸４０８も軸方向へ移動することになる。
第一給排通路２１ｈおよび第二給排通路２１ｉは、オイルコントロールバルブ２２に接続されている。オイルコントロールバルブ２２はＥＣＵ２３からの指令に従い、可変動弁伝達機構アクチュエータ２１における第一圧力室２１ｆまたは第二圧力室２１ｇへ、第一給排通路２１ｈ又は第二給排通路２１ｉを介して作動油を供給する装置である。
このように構成されるコントロールアーム４０２、回転制御軸４０８および可変動弁伝達機構アクチュエータ２１は、ＥＣＵ２３からの指令に従いオイルコントロールバルブ２２が可変動弁伝達機構アクチュエータ２１へ作動油を供給することで、回転制御軸４０８がその軸方向へ移動する。それにともないコントロールアーム４０２が回転制御軸４０８を中心として回転移動し、コントロールアーム４０２に揺動可能に連結されている入力アーム４０４が移動することで、入力アーム４０４上に設けられている入力ローラー４０５と入力ローラー４０５に当接する吸気カム３０５との相対位置が変更される。一方で、オイルコントロールバルブ２２への作動油の供給を禁止すると、回転制御軸４０８はその軸方向に移動することが禁止され、コントロールアーム４０２の回転制御軸４０８を中心とした回転も禁止される。
また、コントロールアーム４０２、回転制御軸４０８および可変動弁伝達機構アクチュエータ２１の構成に関して、別の実施形態を図９に示す。図９に示す実施形態においては
、可変動弁伝達機構２１がステッピングモータ等の電動機である。ここで、可変動弁伝達機構アクチュエータ２１は、アダプタ４２２を介して内燃機関１の外壁１ｂに設置されており、更に可変動弁伝達機構アクチュエータ２１の回転シャフト４２０は、カップリング４２１を介して回転制御軸４０８と連結されている。回転制御軸４０８は、内燃機関１の外壁１ｂを貫通するとともに、コントロールアーム４０２と固定されている。従って、可変動弁伝達機構アクチュエータ２１の回転出力によってコントロールアーム４０２が直接回転される。
このように構成されるコントロールアーム４０２、回転制御軸４０８および可変動弁伝達機構アクチュエータ２１は、ＥＣＵ２３からの指令に従い回転制御軸４０８を回転させる。それにともないコントロールアーム４０２が回転制御軸と一体となって回転し、コントロールアーム４０２に揺動可能に連結されている入力アーム４０４が移動することで、入力アーム４０４上に設けられている入力ローラー４０５と入力ローラー４０５に当接する吸気カム３０５との相対位置が変更される。一方で、可変動弁伝達機構アクチュエータ２１が停止することによって、回転制御軸４０８の回転が禁止される。尚、図９に示す実施例においては、回転シャフト４２０と回転制御軸４０８とを、カップリングを介して直接に連結しているが、その間に減速器を介して連結してもよい。そうすることにより、電動機である可変動弁伝達機構アクチュエータ２１の容量を下げることが可能となる。
ここで、図４および図５に基づいて、可変動弁伝達機構を構成する四節リンクの動作について説明する。図４は、コントロールアーム４０２が図面中において水平の姿勢を維持している場合の四節リンクの動作を表す図である。また、図５はコントロールアーム４０２が図４の位置よりφ１だけ右下傾となっている場合の四節リンクの動作を表す図である。図４および図５の各図において（Ａ）図は、吸気カム３０５の最小半径部位が入力ローラー４０５に当接している場合の四節リンクの動作図であり、（Ｂ）図は、吸気カム３０５の最大半径部位が入力ローラー４０５に当接している場合の四節リンクの動作図である。
先ず、図４における四節リンクの動作を説明する。内燃機関１のクランクシャフトによって駆動される吸気シャフト３０６に設けられた吸気カム３０５に、入力部である入力ローラー４０５が、当接点Ｐ１（Ｐ１は吸気カム上の点）で当接している。なお、入力ローラー４０５は、入力アーム４０４に設けられており、入力アーム４０４は図４においては図示されてはいないが、図３において図示されるバネ３０７によって、入力ローラー４０５が吸気カム３０５に常に当接するように付勢されている。従って、吸気カム３０５が回転駆動することで、吸気カム３０５の輪郭に追従して入力ローラー４０５が駆動され、それとともに四節リンク等を介して、吸気バルブ２０１ａの開閉が行われる。
吸気カム３０５の回転駆動によって最終的に吸気バルブ２０１ａの開閉を行うときは、コントロールアーム４０２の姿勢は原則として保持された状態である。コントロールアーム４０２の姿勢の保持にあたっては、可変動弁伝達機構アクチュエータ２１が図８に示す装置である場合は、先述したオイルコントロールバルブ２２からの作動油の供給を停止すればよい。また、可変動弁伝達機構アクチュエータ２１が電動機である場合は、電動機に対して励磁指令を送り続けることで電動機を停止させるか、電動機の内部又は外部に設けられた図示されないブレーキ機構によって回転制御軸４０８の回転を禁止すればよい。
コントロールアーム４０２が、その姿勢を保持している状態において、吸気カム３０５が回転駆動する。吸気カムの最大半径部が入力ローラー４０５に接触しているときは（図４（Ｂ）の状態）、入力ローラー４０５が押しこまれ、吸気カムの最小半径部が接触しているときは（図４（Ａ）の状態）、入力ローラー４０５の押し込み量がもっとも少ない。また吸気カム３０５と入力ローラー４０５とはバネ３０７の付勢力によって常に当接関係
が保たれている。入力ローラー４０５が吸気カム３０５に押し付けられることによって、入力ローラー４０５が設置されている入力アーム４０４に吸気カム３０５からの駆動力が伝達される。ここで、入力アーム４０４は、四節リンク機構の関節であるＪ１において、コントロールアーム４０２と揺動可能に連結されている。従って、入力アーム４０４は、関節Ｊ１を中心として揺動する。
更に、入力アーム４０４は、四節リンク機構の関節であるＪ２において、伝達アーム４０３と揺動可能に連結されている。従って、入力アーム４０４が、関節Ｊ１を中心として揺動することに伴い、伝達アーム４０３は関節Ｊ２を中心として揺動する。
更に、伝達アーム４０３は、揺動アーム４０１の一端であって、四節リンク機構の関節Ｊ３において、揺動アーム４０１と揺動可能に連結されている。従って、伝達アーム４０３が関節Ｊ２を中心として揺動すると、関節Ｊ３を介して揺動アーム４０１へ吸気カムからの駆動力が伝達される。揺動アーム４０１は、回転制御軸４０８に揺動可能に連結されおり、更に回転制御軸４０８は移動が禁止されている。従って、揺動アーム４０１は、前記駆動力により回転制御軸４０８を中心として揺動することになる。
揺動アーム４０１は、突出部であるノーズ４０１ｂを有しており、揺動アーム４０１の回転制御軸４０８を中心とした揺動に従って、ノーズ４０１ｂも揺動する。更に、ノーズ４０１ｂへと伝達された吸気カム３０５からの駆動力を吸気弁２０１ａへ伝達する出力部は、ロッカーアームローラー４０６、ロッカーアーム４０７およびアジャスタ３０４で構成される。
ここで、ノーズ４０１ｂは、揺動アーム４０１の姿勢によって、ロッカーアームローラー４０６と当接する。即ち、ノーズ４０１ｂの傾きが小さい場合は、ロッカーアームローラー４０６は、揺動アーム４０１の円周外部４０１ｃと当接しており、ノーズ４０１ｂの傾きが大きくなると、ロッカーアームローラー４０６は、ノーズ４０１ｂと当接することになる。
ロッカーアームローラー４０６は、ロッカーアーム４０７上に設けられており、更にロッカーアーム４０７は、基端部においてアジャスタ３０４によって支持されており、基端部とは反対側に位置する先端部においてステムエンド３０３を介して吸気バルブ２０１ａと連結している。従って、ノーズ４０１ｂの傾きが小さく、ロッカーアームローラー４０６が円周外部４０１ｃと当接している限りは、ロッカーアームローラー４０６は押し下げられないが、ノーズ４０１ｂの傾きが大きくなることでノーズ４０１ｂがロッカーアームローラー４０６に当接するようになると、ロッカーアームローラー４０６が押し下げられ、ロッカーアーム４０７が基端部を中心として揺動しステムエンド３０３が下降する。ステムエンド３０３の下降により、吸気バルブ２０１ａが押し下げられることで、吸気バルブ２０１ａが開弁することとなる。この吸気バルブ２０１ａの押し下げられる量がバルブのリフト量であり、リフト量に連動して吸入バルブから燃焼室へと流れ込む空気流量が増減する。
図４（Ａ）においては、吸気カム３０５の最小半径部が、入力ローラー４０５に当接しており、このときノーズ４０１ｂとロッカーアームローラー４０６とは当接していないため、吸気バルブ２０１ａは開弁していない。一方、図４（Ｂ）においては、吸気カム３０５の最大半径部が、入力ローラー４０５に当接しており、このときノーズ４０１ｂとロッカーアームローラー４０６とは当接しており、更にノーズ４０１ｂの傾斜角が最大傾斜角φ２となるため、吸気バルブ２０１ａのリフト量も最大となる。
次に、図５は図４におけるコントロールアーム４０２をφ１傾けた四節リンク機構を示
している。コントロールアーム４０２を傾けるには、可変動弁伝達機構アクチュエータ２１が図８に示す装置である場合は、オイルコントロールバルブ２２によって第一油圧室２１ｆに作動油を供給することで、ピストン２１ｂを左側へ移動させればよい。また可変動弁伝達アクチュエータ２１が電動機である場合は、電動機を回転させることで、回転制御軸に固定されているコントロールアーム４０２を回転させればよい。
コントロールアーム４０２が、回転制御軸４０８の軸を中心として回転されることによって、吸気カム３０５と入力ローラー４０５との相対位置が変動する。具体的には、図４（Ａ）と図５（Ａ）において、吸気カム３０５の吸気シャフト３０６に対する回転位相は同一であるが、吸気カム３０５と入力ローラー４０５とが当接する当接点が、図４（Ａ）ではＰ１であったものが図５（Ａ）においてはＰ２へと移動することになる。これによって、吸気カム３０５の輪郭に対する吸気バルブ２０１ａの開閉タイミング位相が、当接点Ｐ１と当接Ｐ２との間の位相差θ分だけ移動することになる。
一方で、コントロールアーム４０２が回転移動することによって、図５に示される四節リンク機構のリンク姿勢と、図４に示されるリンク姿勢とは異なったものとなる。具体的には、吸気カム３０５の最小半径部が入力ローラー４０５と当接している場合において、コントロールアーム４０２が角度φ１だけ右回転方向に傾くことにより、図５におけるノーズ４０１ｂの傾斜角が図４の傾斜角と比べ、右回転方向に角度φ１に対応する角度分移動することになる。従って、吸気カム３０５の最大半径部が入力ローラー４０５と当接する場合、吸気バルブ２０１ａのリフト量が最大となる場合におけるノーズ４０１ｂの傾斜角φ３は、φ２より小さくなる。即ち、図５における吸気バルブ２０１ａのリフト量は、図４における吸気バルブ２０１ａのリフト量より小さくなる。
次に、本発明に係る可変動弁機構による吸気バルブの開閉特性を図１０に示す。図１０には、コントロールアーム４０２が図４に示す姿勢の場合と図５に示す姿勢の場合における吸気バルブ２０１ａと排気バルブ２０３ａの開閉特性が表されている。図１０は、横軸には燃焼サイクルにおける時間軸を、縦軸には吸気バルブ２０１ａおよび排気バルブ２０３ａの各リフト量を示している。曲線５０１は排気バルブ２０３ａの排気特性を、曲線５０２および曲線５０３は吸気バルブ２０１ａの吸気特性を表している。ここで、曲線５０２は図４に示す可変動弁伝達機構における吸気特性であり、曲線５０３は図５に示す可変動弁伝達機構における吸気特性である。即ち、コントロールアーム４０２を図４の状態から図５の状態へ回転駆動することにより、吸気特性が曲線５０２の状態から曲線５０３の状態へと移行する。
ここで、先述のように吸気カム３０５と入力ローラー４０５との当接点がＰ１からＰ２へと移行することにより、両者の相対位置が変更され、以って吸気カム３０５の輪郭に対する吸気バルブ２０１ａのバルブタイミング位相がずれることになる。本実施例においては、当接点Ｐ１とＰ２との位相差が図１０におけるθと対応する。図１０におけるθは、曲線５０２で表される吸気作用角の中心位相と、曲線５０３で現される吸気作用角の中心位相との差分である。即ち、本実施例においては、吸気カム３０５と入力ローラー４０５との相対位置を変更することで、吸気バルブ２０１ａのバルブタイミング位相を進角側へ移行させる。一方で、ノーズ４０１ｂの傾斜角がφ２からφ３へと減少することにより、吸気バルブ２０１ａのリフト量が減少する。そのリフト量の減少が図１０にΔＬで示される。ΔＬは曲線５０２で表される吸気作用角の中心位相におけるリフト量と曲線５０３で表される吸気作用角の中心位相におけるリフト量との差分である。
本実施例のように、可変動弁伝達機構における四節リンク機構を、吸気バルブ２０１ａのリフト量が減少するに従い、バルブタイミング位相が進角側へと進むように構成することで、吸気バルブ２０１ａのリフト量を可変としても、その開弁時期をほぼ同一時期とす
ることが可能となり、排気バルブ２０３ａの作用角と吸気バルブ２０１ａの作用角とのオーバーラップ量をほぼ同一とすることが可能となる。
以上より、本実施例における内燃機関の可変動弁機構は、一つのアクチュエータにより吸気バルブにおける開閉特性である吸気バルブのリフト量とバルブタイミング位相を同時に可変とすることが可能である。
また、先の実施例においては、吸気バルブ２０１ａの開閉を、本発明に係る内燃機関の可変動弁機構によって開閉制御したが、同様に排気バルブ２０３ａにも適用可能であり、更に吸気バルブ２０１ａおよび排気バルブ２０３ａの両バルブに適用することも可能である。図１１には、吸排気両バルブに本発明に係る内燃機関の可変動弁機構を適用した場合におけるバルブの開閉特性が示されている。曲線５０４および曲線５０５は排気バルブの開閉特性を、曲線５０６および曲線５０７は吸気バルブの開閉特性を示している。また曲線５０４および曲線５０６は、両バルブにおけるリフト量が最大値となる場合の開閉特性、曲線５０５および曲線５０７は、両バルブにおけるリフト量が最小値となる場合の開閉特性を表す。ここで、先述のように、吸気バルブの開閉特性はリフト量の減少とともにバルブタイミング位相を進角側へ進める。一方で、排気バルブについては、リフト量の減少とともにバルブタイミング位相を遅角側へ進める。このように可変動弁伝達機構の四節リンク機構を構成することで、吸気特性における作用角と排気特性における作用角とのオーバーラップ量をほぼ同一としながら、各バルブのリフト量を変更することができる。
更に、吸気バルブおよび排気バルブに本発明に係る内燃機関の可変動弁機構を適用することによって、両バルブのバルブタイミング位相を進角側、遅角側へと移行させることができるため、吸気特性における作用角と排気特性における作用角とのオーバーラップ量を制御することが可能となる。
内燃機関の負荷領域には、図１２に示すように、アイドル領域、軽負荷領域、中負荷領域、高負荷低中速回転領域、高速高負荷回転領域に分類できる。アイドル領域では、オーバーラップ量を無くして、排気の吹き返しを防止し燃焼を安定させ、エンジン回転の安定化を図る。軽負荷領域では、オーバーラップ量を最小として、排気の吹き返しを抑制し燃焼を安定させ、エンジン回転の安定化を図る。中負荷領域では、ややオーバーラップ量を大きくして、内部ＥＧＲ率を高めて、ポンピングロスを少なくする。高負荷低中速回転領域では、オーバーラップ量を最大として、体積効率を向上させてトルクを大きくする。高負荷高速回転領域では、オーバーラップ量を中程度以上として、体積効率の向上を図る。
ここで、図１３に内燃機関の負荷状況に応じたオーバーラップ量の制御を行った場合のバルブ開閉特性の一例が示されている。図１３における実施例では、内燃機関の負荷状況を（ａ）アイドル領域、（ｂ）軽負荷領域および中負荷領域、（ｃ）高負荷低中速回転領域および高負荷高速回転領域に分類している。（ａ）アイドル領域においては、吸排気バルブのリフト量を下げるとともに、各バルブのバルブタイミング位相を移行させてオーバーラップ量を無くし、（ｂ）軽負荷領域および中負荷領域では、吸排気バルブのリフト量を中程度に上げるとともに、各バルブのバルブタイミング位相を移行させてオーバーラップ量を少量程度としている。更に、（ｃ）高負荷低中速回転領域および高負荷高速回転領域では、吸排気バルブのリフト量を大きく上げるとともに、各バルブのバルブタイミング位相を移行させて、オーバーラップ量を大きく設定している。このように、本発明に係る内燃機関の可変動弁機構では、内燃機関の負荷状況に応じたオーバーラップ量の調整を行うことが可能となる。尚、本実施例では、吸排気バルブの両バルブに本発明に係る内燃機関の可変動弁機構を適用しているが、何れか一方のバルブに適用することで、オーバーラップ量を調整してもよい。
ここで、図４および図５に示す可変動弁伝達機構において、回転制御軸４０８によって回転制御軸４０８を中心として回転駆動するコントロールアーム４０２の回転角量に対する、吸気バルブ２０１ａのバルブタイミング位相の進角量と、ノーズ４０１ｂの傾斜角との関係を図１４に示す。図１４の横軸は、コントロールアーム４０２の回転角量を、縦軸は角度を表す。ここで、グラフ５０８は、コントロールアーム４０２の回転角量に対する、吸気バルブ２０１ａのバルブタイミング位相の進角量の関係を表すグラフである。また、グラフ５０９は、コントロールアーム４０２の回転角量に対する、ノーズ４０１ｂの傾斜角との関係を表すグラフである。
本実施例において、グラフ５０８は、ほぼ直線であり、コントロールアーム４０２の回転角量とバルブタイミング位相の進角量との間には、ほぼ線形性がある。このような場合、バルブタイミング位相を制御するにあたり、その線形性によりバルブタイミング位相の制御が簡便なものとなる。また、グラフ５０９も、ほぼ直線であり、コントロールアーム４０２の回転角量とノーズ４０１ｂの傾斜角との間にも、ほぼ線形性がある。吸気バルブ２０１ａのバルブリフト量はノーズ４０１ｂの傾斜角によって決定されるため、この線形性によりバルブリフト量の制御が簡便なものとなる。
＜第２の実施例＞
次に、内燃機関の吸気バルブが第一バルブと第二バルブの二つのバルブで構成される内燃機関における本願発明である可変動弁機構の実施例を、図１５に基づいて説明する。図１５に示される可変動弁機構は、第一バルブおよび第二バルブのそれぞれのバルブに対して、四節リンクで構成される可変動弁伝達機構が適用されているとともに、その二つの可変動弁伝達機構を連結する連結機構が備えられている。以下に、その詳細を説明する。
内燃機関のクランクシャフトによって駆動される吸気シャフト６００に設けられた吸気カム６０６ａおよび６０６ｂに、入力部である入力ローラー６０５ａおよび６０５ｂがそれぞれ当接している。なお、入力ローラー６０５ａは入力アーム６０４ａに、入力ローラー６０５ｂは入力アーム６０４ｂにそれぞれ設けられており、入力アーム６０４ａはバネ６１３ａによって、入力アーム６０４ｂは図示されていないバネ６１３ｂによって、各入力ローラーが各吸気カムに常に当接するように付勢されている。従って、吸気カム６０６ａおよび６０６ｂが回転駆動することで、各吸気カムの輪郭に追従して入力ローラー６０５ａおよび６０５ｂが駆動され、それとともに各吸気バルブの開閉を行う。
吸気カム６０６ａおよび６０６ｂの回転駆動によって最終的に各吸気バルブの開閉を行うときは、コントロールアーム６０２ａおよび６０２ｂの姿勢は原則として保持された状態である。ここで、入力アーム６０４ａおよび６０４ｂは、四節リンク機構の関節であるＪ１ａおよび図示されないＪ１ｂにおいて、コントロールアーム６０２ａおよび６０２ｂと揺動可能に連結されている。従って、入力アーム６０４ａおよび６０４ｂは、関節Ｊ１ａおよびＪ１ｂを中心として揺動する。
更に、入力アーム６０４ａおよび６０４ｂは、四節リンク機構の関節であるＪ２ａおよびＪ２ｂにおいて、伝達アーム６０３ａおよび６０３ｂと揺動可能に連結されている。従って、入力アーム６０４ａおよび６０４ｂが、関節Ｊ１ａおよびＪ１ｂを中心として揺動することに伴い、伝達アーム６０３ａおよび６０３ｂは関節Ｊ２ａおよびＪ２ｂを中心として揺動する。
更に、伝達アーム６０３ａおよび６０３ｂは、揺動アーム６０１ａおよび６０１ｂの一端であって、四節リンク機構の関節Ｊ３ａおよび図示されない関節Ｊ３ｂにおいて、揺動アーム６０１ａおよび６０１ｂと揺動可能に連結されている。従って、伝達アーム６０３ａおよび６０３ｂが関節Ｊ２ａおよびＪ２ｂを中心として揺動すると、関節Ｊ３ａおよび
Ｊ３ｂを介して揺動アーム６０１ａおよび６０１ｂへ各吸気カムからの駆動力が伝達される。揺動アーム６０１ａおよび６０１ｂは、回転制御軸６０８に揺動可能に連結されている。従って、揺動アーム６０１ａおよび６０１ｂは、前記駆動力により回転制御軸６０８を中心として揺動することになる。
また、揺動アーム６０１ａおよび６０１ｂは、突出部であるノーズ６０７ａおよび６０７ｂを有しており、各揺動アームの回転制御軸６０８を中心とした揺動に従って、ノーズ６０７ａおよび６０７ｂも揺動する。更に、ノーズ６０７ａおよび６０７ｂへと伝達された各吸気カムからの駆動力を各吸気弁へ伝達する出力部は、ロッカーアームローラー６０９ａおよび６０９ｂ、ロッカーアーム６１０ａおよび６１０ｂ、アジャスタ６１１ａおよび図示されない６１１ｂで構成される。
ここで、ノーズ６０７ａおよび６０７ｂは、揺動アーム６０１ａおよび６０１ｂの姿勢によって、ロッカーアームローラー６０９ａおよび６０９ｂと当接する。即ち、各ノーズの傾きが小さい場合は、各ロッカーアームローラーは、各揺動アームの円周外部と当接し、各ノーズの傾きが大きくなると、ロッカーアームローラー６０９ａおよび６０９ｂは、ノーズ６０７ａおよび６０７ｂと当接することになる。
ロッカーアームローラー６０９ａおよび６０９ｂは、ロッカーアーム６１０ａおよび６１０ｂ上にそれぞれ設けられており、更にロッカーアーム６１０ａおよび６１０ｂは、その基端部においてアジャスタ６１１ａおよび６１１ｂによって支持されており、基端部とは反対側に位置する先端部においてステムエンド６１２ａおよび６１２ｂを介して各吸気バルブと連結している。従って、各ノーズの傾きが小さく、各ロッカーアームローラーが各揺動アームの円周外部と当接している限りは、各ロッカーアームローラーは押し下げられないが、各ノーズの傾きが大きくなることで各ノーズが各ロッカーアームローラーに当接するようになると、各ロッカーアームローラーが押し下げられ、各ロッカーアームが基端部を中心として揺動し各ステムエンドが下降する。各ステムエンドの下降により、各吸気バルブが押し下げられることで、各吸気バルブが開弁することとなる。この各吸気バルブの押し下げられる量がバルブのリフト量であり、リフト量に連動して吸入バルブから燃焼室へと流れ込む空気流量が増減する。
ここで、本実施例における内燃機関の可変動弁機構においては、上記第一吸気バルブの開閉駆動を担う可変動弁伝達機構と、上記第二吸気バルブの開閉駆動を担う可変動弁伝達機構とを連結する連結機構を有する。図１６および図１７に、その連結機構と、連結機構が設置されるコントロールアーム６０２ａおよび６０２ｂの構成の概略図を示し、その動作について説明をする。
先ず、図１６において、可変動弁伝達機構アクチュエータ２１によって回転制御軸６０８が駆動される。ここで、可変動弁伝達機構アクチュエータ２１には、先述のように、コントロールアームと回転制御軸６０８との連結の態様によって、例えば図８に示す装置や、電動機などが考えられるが、本実施例では、可変動弁伝達機構アクチュエータ２１は電動機とする。可変動弁伝達機構アクチュエータ２１は、内燃機関の外壁１ｂに設置され、その出力軸は回転制御軸６０８に連結されている。また回転制御軸６０８と同心の円筒外壁６０８ｂが、回転制御軸６０８を軸方向に包含している。また円筒外壁６０８ｂは内燃機関の外壁１ｂへと固定されている。このとき、円筒外壁６０８ｂは内燃機関の外壁１ｂに固定されているため、回転運動は行わず、その内部において可変動弁伝達機構アクチュエータ２１の回転により、回転制御軸６０８のみが回転する。
さらに、回転制御軸６０８には、第一吸気バルブ側のリンク機構を構成するコントロールアーム６０２ａが連結されており、回転制御軸６０８の回転とともに回転駆動される。
一方で、第二吸気バルブ側のリンク機構を構成するコントロールアーム６０２ｂは、円筒外壁６０８ｂに対して揺動可能な状態で連結されている。従って、回転制御軸６０８の回転によって、コントロールアーム６０２ｂは直接に回転駆動されない。また、円筒外壁６０８ｂ上に固定プレート６１４が設けられている。
ここで、コントロールアーム６０２ａ、６０２ｂおよび固定プレート６１４において、貫通穴がそれぞれ６１６ａ、６１６ｂ、６１６ｃとして設けられており、これらの貫通穴を移動しコントロールアーム６０２ａと６０２ｂ、又はコントロールアーム６０２ｂと固定プレート６１４とを連結する連結ピン６１５が備えられている。ここで、図１６（ａ）に示すように、連結ピン６１５が貫通穴６１６ａと６１６ｂとの間にある場合、コントロールアーム６０２ａと６０２ｂは連結される。従って、回転制御軸６０８の回転動作がコントロールアーム６０２ａを介してコントロールアーム６０２ｂへ伝達される。その結果、第一吸気バルブ側のリンク機構と第二吸気バルブ側のリンク機構とが同じ姿勢となるため、第一吸気カムと第一入力ローラーとの相対位置と、第二吸気カムと第二入力ローラーとの相対位置とが同じ状態となる。よって、第一吸気バルブと第二吸気バルブの開閉特性が同一のものとなる。
更に、図１６（ｂ）に示すように、連結ピン６１５が貫通穴６１６ｂと６１６ｃとの間にある場合、コントロールアーム６０２ｂと固定プレート６１４とは連結される。一方でコントロールアーム６０２ａと６０２ｂとの連結は解除される。従って、回転制御軸６０８の回転動作によってコントロールアーム６０２ａは回転駆動されるが、コントロールアーム６０２ｂは固定プレート６１４に固定されているため回転駆動されることはない。よって、回転制御軸６０８を回転駆動することによって第一吸気バルブの開閉特性を変更することができる一方で、第二吸気バルブの開閉特性は一定のものに維持することができる。
このように構成される内燃機関の可変動弁機構では、第一吸気バルブと第二吸気バルブの開閉特性を同一とする場合と、第一吸気バルブと第二吸気バルブの開閉特性を相違させる場合とを選択的に実行することができる。このように構成することで、第一吸気バルブと第二吸気バルブとの開閉特性、特に各バルブのリフト量を相違させることによって、吸入流量を相違させ、燃焼室内において旋回流を発生させることが可能となる。その結果、燃焼室内における燃焼の安定化を図ることが可能となる。また、旋回流を発生させる必要がない場合は、両吸気バルブの開閉特性が同一となるようにすればよい。
また、本実施例において、第二コントロールアーム６０２ｂを固定プレート６１４に固定するときに、第二吸気バルブの作用角が最大値もしくは最小値となるリンク機構の姿勢とすべくコントロールアーム６０２ｂを固定プレート６１４に固定することができる。このようにすることで、以て第一吸気バルブと第二吸気バルブとの吸入量の差を可能な限り大きく設定することができ、燃焼室内における旋回流の強さを大きくし、燃焼室内の燃焼の安定性を効率よく図ることができる。特に、第二吸気バルブの作用角が最大値となるリンク機構の姿勢とすべくコントロールアーム６０２ｂを固定プレート６１４に固定する場合は、多量の吸入排気量が要求される場合への対応が容易となるため、より好適である。
また、上記連結機構の別の実施例を図１７に示す。図１７において、可変動弁伝達機構アクチュエータ２１は、内燃機関の外壁１ｂに設置され、その出力軸は回転制御軸６０８に連結されている。尚、可変動弁伝達機構アクチュエータ２１は、先述の実施例と同様、電動機として説明を行う。さらに、回転制御軸６０８には、第一吸気バルブ側のリンク機構を構成するコントロールアーム６０２ａが連結されており、回転制御軸６０８の回転とともに回転駆動される。一方で、第二吸気バルブ側のリンク機構を構成するコントロールアーム６０２ｂは、回転制御軸６０８に対して揺動可能な状態で連結されている。従って
、回転制御軸６０８の回転によって、コントロールアーム６０２ｂは直接に回転駆動されない。また、回転制御軸６０８上に固定プレート６１４が設けられている。
ここで、コントロールアーム６０２ａ及び６０２ｂにおいて、貫通穴がそれぞれ６１６ａ、６１６ｂとして設けられており、固定プレート６１４には複数の貫通穴６１６ｃが設けられている。更に、これらの貫通穴を移動しコントロールアーム６０２ａと６０２ｂ、又はコントロールアーム６０２ｂと固定プレート６１４とを連結する連結ピン６１５が備えられている。ここで、図１７（ａ）に示すように、連結ピン６１５が貫通穴６１６ａと６１６ｂとの間にある場合、コントロールアーム６０２ａと６０２ｂは連結される。従って、回転制御軸６０８の回転動作がコントロールアーム６０２ａを介してコントロールアーム６０２ｂへ伝達される。その結果、第一吸気バルブ側のリンク機構と第二吸気バルブ側のリンク機構とが同じ姿勢となるため、第一吸気カムと第一入力ローラーとの相対位置と、第二吸気カムと第二入力ローラーとの相対位置とが同じ状態となる。よって、第一吸気バルブと第二吸気バルブの開閉特性が同一のものとなる。
更に、図１６（ｂ）に示すように、連結ピン６１５がコントロールアーム６０２ｂのみに位置する場合、回転制御軸６０８の回転によって、コントロールアーム６０２ａのみが回転駆動され、コントロールアーム６０２ｂはその姿勢を維持し続ける。また、図１６（ｃ）に示すように、連結ピン６１５がコントロールアーム６０２ｂと固定プレート６１４との間に架かっている場合は、回転制御軸６０８が回転駆動すると、コントロールアーム６０２ｂは固定プレート６１４とともに回転駆動することになるが、回転制御軸６０８が停止している限りは、コントロールアーム６０２ｂの姿勢は保持され、以って第一吸気バルブの開閉特性が変動することはない。
このように構成される連結機構およびリンク機構における各コントロールアームにおいては、第一吸気バルブと第二吸気バルブの開閉特性を同一のものとする場合は、図１７（ａ）に示すように連結ピン６１５を配置すればよい。次に、第一吸気バルブと第二吸気バルブの開閉特性を異ならしめるには、まず図１７（ｂ）のように連結ピン６１５によるコントロールアーム６０２ａと６０２ｂとの連結を解除する。次に、コントロールアーム６０２ｂと、固定プレート６１４に設けられた複数の貫通穴６１６ｃのうちの一つと位置を合わせるべく回転制御軸６０８を回転駆動させた後、連結ピン６１５によって固定プレート６１４とコントロールアーム６０２ｂとを連結する。このとき、コントロールアーム６０２ａを含むリンク機構とコントロールアーム６０２ｂを含むリンク機構の姿勢は異なっており、その相違は、コントロールアーム６０２ｂと固定プレート６１４との連結において選択される貫通穴６１６ｃによって、段階的に調整することが可能である。
このように構成される内燃機関の可変動弁機構では、第一吸気バルブと第二吸気バルブの開閉特性を同一とする場合と、第一吸気バルブと第二吸気バルブの開閉特性を相違させる場合とを選択的に実行することができる。このように構成することで、第一吸気バルブと第二吸気バルブとの開閉特性、特に各バルブのリフト量を相違させることによって、吸入流量を相違させ、燃焼室内において旋回流を発生させることが可能となる。その結果、燃焼室内における燃焼の安定化を図ることが可能となる。また、旋回流を発生させる必要がない場合は、両吸気バルブの開閉特性が同一となるようにすればよい。
＜第３の実施例＞
図１８は、図３における内燃機関の可変動弁機構の別の実施態様を示したものである。図１８は内燃機関１の気筒２において、吸気ポート２０２ａ及び排気ポート２０４ａを含む断面における縦断面図を示している。
アクセルペダルの開度センサ２０からの信号や内燃機関１の機関回転数Ｎｅに応じて、吸気絞り用アクチュエータ１２が作動することにより吸気絞りバルブ１１が開くとともに、
燃料噴射弁３に通電されることで、必要量の空気と燃料が吸気ポート２０２ａへと流入する。更に、吸気バルブ２０１ａのリフト量に応じた量の、空気と燃料が燃焼室７０１内へと流入する。このとき、吸気バルブ２０１ａの開閉は、内燃機関１の回転に伴う吸気カムシャフト７０６に設けられた吸気カム７０５の回転により、揺動アーム８０１、伝達アーム８０３、入力アーム８０４で構成される四節リンク等を介して開閉が行われる。
上記のリンク機構から構成されるか可変動弁伝達機構においては、入力アーム８０４の姿勢を制御することで、リンク機構全体の姿勢を変更することができる。例えば、電動機の回転動作をラックピニオン機構等によって直線動作へと変換し、そのラックの直線動作を、入力アーム８０４に伝えることで、入力アームの姿勢を制御することが可能となる。尚、リンク機構の動作については後述する。
更に、気筒２の第一排気ポート２０４ａを開閉している第一排気バルブ２０３ａは、内燃機関１の回転に伴う排気カムシャフト７０９に設けられた排気カム７０８の回転により、ロッカーアーム７１０を介して一定のリフト量で開閉されている。
ここで、吸気バルブ２０１ａに吸気カム７０５の駆動力を伝え、その開閉を行う可変動弁伝達機構の説明をする。図１９および図２０は可変動弁伝達機構および可変動弁伝達機構によって開閉制御される吸気バルブ２０１ａの要部詳細図である。
ここで、図１９および図２０に基づいて、可変動弁伝達機構を構成する四節リンク機構の動作について説明する。図１９は、四節リンクにおける関節Ｊ４とＪ７が、図中において水平に位置している場合の四節リンクの動作を表す図である。また、図２０は関節Ｊ４が図１９の位置よりφ４だけ右下傾となっている場合の四節リンクの動作を表す図である。図１９および図２０の各図において（Ａ）図は、吸気カム７０５の最小半径部位が入力ローラー８０５に当接している場合の四節リンクの動作図であり、（Ｂ）図は、吸気カム７０５の最大半径部位が入力ローラー８０５に当接している場合の四節リンクの動作図である。
先ず、図１９における四節リンクの動作を説明する。内燃機関１のクランクシャフトによって駆動される吸気シャフト７０６に設けられた吸気カム７０５に、入力部である入力ローラー８０５が、当接点Ｐ３（Ｐ３は吸気カム上の点）で当接している。なお、入力ローラー８０５は、入力アーム８０４に設けられており、入力ローラー８０５が吸気カム７０５に常に当接するよう付勢されている。従って、吸気カム７０５が回転駆動することで、吸気カム７０５の輪郭に追従して入力ローラー８０５が駆動され、それとともに四節リンクを介して、吸気バルブ２０１ａの開閉が行われる。
吸気カム７０５の回転駆動によって最終的に吸気バルブ２０１ａの開閉を行うときは、四節リンク機構の関節Ｊ４の位置は保持されている。関節Ｊ４の保持にあたっては、電動機に対して励磁指令を送り続けることで電動機を停止させるか、電動機の内部又は外部に設けられた図示されないブレーキ機構によってラックピニオン機構７１２におけるピニオンの回転を停止すればよい。
四節リンク機構の関節Ｊ４の位置が保持されている状態において、吸気カム７０５が回転駆動する。吸気カムの最大半径部が入力ローラー８０５に接触しているときは（図１９（Ｂ）の状態）、入力ローラー８０５が押しこまれ、吸気カムの最小半径部が接触しているときは（図１９（Ａ）の状態）、入力ローラー７０５の押し込み量がもっとも少ない。このように吸気カム７０５と入力ローラー８０５とは、バネ７０７の付勢力によって常に当接関係が保たれている。入力ローラー８０５が吸気カム７０５に押し付けられることによって、入力ローラー８０５が設置されている入力アーム８０４に吸気カム７０５からの
駆動力が伝達される。ここで、入力アーム８０４は、四節リンク機構の関節であるＪ４において、揺動可能に支持されている。従って、入力アーム８０４は、関節Ｊ４を中心として揺動する。
更に、入力アーム８０４は、四節リンク機構の関節であるＪ５において、伝達アーム８０３と揺動可能に連結されている。従って、入力アーム８０４が、関節Ｊ４を中心として揺動することに伴い、伝達アーム８０３は関節Ｊ５を中心として揺動する。
更に、伝達アーム８０３は、揺動アーム８０１の一端であって、四節リンク機構の関節Ｊ６において、揺動アーム８０１と揺動可能に連結されている。従って、伝達アーム８０３が関節Ｊ５を中心として揺動すると、関節Ｊ６を介して揺動アーム８０１へ吸気カムからの駆動力が伝達される。揺動アーム８０１は、関節Ｊ７において揺動可能に支持されている。従って、揺動アーム８０１は、前記駆動力により関節Ｊ７を中心として揺動することになる。
揺動アーム８０１は、突出部であるノーズ８０１ｂを有しており、揺動アーム８０１の関節Ｊ７を中心とした揺動に従って、ノーズ８０１ｂも揺動する。更に、ノーズ８０１ｂへと伝達された吸気カム７０５からの駆動力を吸気弁２０１ａへ伝達する出力部は、ロッカーアームローラー８０６、ロッカーアーム８０７およびアジャスタ７０４で構成される。
ここで、ノーズ８０１ｂは、揺動アーム８０１の姿勢によって、ロッカーアームローラー８０６と当接する。即ち、ノーズ８０１ｂの傾きが小さい場合は、ロッカーアームローラー８０６は、揺動アームの円周外部８０１ｃと当接しており、ノーズ８０１ｂの傾きが大きくなると、ロッカーアームローラー８０６は、ノーズ８０１ｂと当接することになる。
ロッカーアームローラー８０６は、ロッカーアーム８０７上に設けられており、更にロッカーアーム８０７は、その基端部においてアジャスタ７０４によって支持されており、基端部とは反対側に位置する先端部においてステムエンド７０３を介して吸気バルブ２０１ａと連結している。従って、ノーズ８０１ｂの傾きが小さく、ロッカーアームローラー８０６が円周外部８０１ｃと当接している限りは、ロッカーアームローラー８０６は押し下げられないが、ノーズ８０１ｂの傾きが大きくなることでノーズ８０１ｂがロッカーアームローラー８０６に当接するようになると、ロッカーアームローラー８０６が押し下げられ、ロッカーアーム８０７が基端部を中心として揺動しステムエンド７０３が下降する。ステムエンド７０３の下降により、吸気バルブ２０１ａが押し下げられることで、吸気バルブ２０１ａが開弁することとなる。この吸気バルブ２０１ａの押し下げられる量がバルブのリフト量であり、リフト量に連動して吸入バルブから燃焼室へと流れ込む空気流量が増減する。
図１９（Ａ）においては、吸気カム７０５の最小半径部が、入力ローラー８０５に当接しており、このときノーズ８０１ｂとロッカーアームローラー８０６とは当接していないため、吸気バルブ２０１ａは開弁していない。一方、図１９（Ｂ）においては、吸気カム７０５の最大半径部が、入力ローラー８０５に当接しており、このときノーズ８０１ｂとロッカーアームローラー８０６とは当接しており、更にノーズ８０１ｂの傾斜角が最大傾斜角φ５となるため、吸気バルブ２０１ａのリフト量も最大となる。
次に、図２０は図１９における関節Ｊ４の位置を、図１９の位置より関節Ｊ７を中心としてφ４傾けた四節リンク機構を示している。関節Ｊ４の位置を変更するには、可変動弁伝達機構アクチュエータ２１によって、入力アーム８０４の姿勢を変えればよい。ここで
入力アーム８０４の姿勢が変更することによって、吸気カム７０５と入力ローラー８０５との相対位置が変動する。具体的には、図１９（Ａ）と図２０（Ａ）において、吸気カム７０５の吸気シャフト７０６に対する回転位相は同一であるが、吸気カム７０５と入力ローラー８０５とが当接する当接点が、図１９（Ａ）ではＰ３であったものが図２０（Ａ）においてはＰ４へと移動することになる。これによって、吸気カム７０５の輪郭に対する吸気バルブ２０１ａの開閉タイミング位相が、当接点Ｐ３と当接Ｐ４との間の位相差θ分だけ移動することになる。
一方で、入力アーム８０４の姿勢を変更することによって、図２０に示される四節リンク機構のリンク姿勢と、図１９に示されるリンク姿勢とは異なったものとなる。具体的には、吸気カム７０５の最小半径部が入力ローラー８０５と当接している場合において、関節Ｊ４の位置が関節Ｊ７を中心として角度φ４だけ右回転方向に傾くことにより、図２０におけるノーズ８０１ｂの傾斜角が図１９の傾斜角と比べ、右回転方向に角度φ４に対応する角度分移動することになる。従って、吸気カム７０５の最大半径部が入力ローラー８０５と当接する場合、吸気バルブ２０１ａのリフト量が最大となる場合におけるノーズ８０１ｂの傾斜角φ６は、φ５より小さくなる。即ち、図２０における吸気バルブ２０１ａのリフト量は、図１９における吸気バルブ２０１ａのリフト量より小さくなる。
以上より、本実施例における内燃機関の可変動弁機構は、吸気バルブにおける開閉特性である吸気バルブのリフト量とバルブタイミング位相を同時に可変とすることが可能である。
更に、本実施例においては、可変動弁伝達機構アクチュエータ２１が入力アーム８０４に作用する点を制御点としたときに、制御点の変位量とバルブタイミング位相の進角量との間に、ほぼ線形性を有するべく四節リンク機構を構成することが可能である。このような場合、バルブタイミング位相を制御するにあたり、その線形性によりバルブタイミング位相の制御が簡便なものとなる。また、制御点の変位量とノーズ８０１ｂの傾斜角との間にも、ほぼ線形性を有するべく四節リンク機構を構成することが可能である。吸気バルブ２０１ａのバルブリフト量はノーズ８０１ｂの傾斜角によって決定されるため、この線形性によりバルブリフト量の制御が簡便なものとなる。
＜第４の実施例＞
図２１は、図１５における内燃機関の可変動弁機構の別の実施態様を示したものである。図２１は、第一バルブおよび第二バルブのそれぞれのバルブに対して、四節リンクで構成される可変動弁伝達機構が適用されているとともに、その二つの可変動弁伝達機構を連結する連結機構が備えられている可変動弁機構を示している。以下に、その詳細を説明する。
内燃機関のクランクシャフトによって駆動される吸気シャフト９００に設けられた吸気カム９０６ａおよび９０６ｂに、可変動弁伝達機構の入力部である入力ローラー９０５ａおよび９０５ｂがそれぞれ当接している。なお、入力ローラー９０５ａは入力アーム９０４ａに、入力ローラー９０５ｂは入力アーム９０４ｂにそれぞれ設けられており、入力アーム９０４ａおよび９０４ｂは、図示されないバネ９０７ａおよび９０７ｂによって、各入力ローラーが各吸気カムに常に当接するように付勢されている。従って、吸気カム９０６ａおよび９０６ｂが回転駆動することで、各吸気カムの輪郭に追従して入力ローラー９０５ａおよび９０５ｂが揺動し、その揺動を各可変動弁伝達機構がステムエンド９１２ａおよび９１２ｂに伝達し、各吸気バルブの開閉を行う。
吸気カム９０６ａおよび９０６ｂの回転駆動によって最終的に各吸気バルブの開閉を行うときは、関節Ｊ４ａおよび図示されないＪ４ｂの位置は原則として保持された状態である。ここで、入力アーム９０４ａおよび９０４ｂは、四節リンク機構の関節であるＪ４ａ
およびＪ４ｂにおいて、揺動可能に支持されている。従って、入力アーム９０４ａおよび９０４ｂは、関節Ｊ４ａおよびＪ４ｂを中心として揺動する。
ここで、入力アーム９０４ａおよび９０４ｂは、四節リンク機構の関節であるＪ５ａおよびＪ５ｂにおいて、伝達アーム９０３ａおよび９０３ｂと揺動可能に連結されている。従って、入力アーム９０４ａおよび９０４ｂが、関節Ｊ４ａおよびＪ４ｂを中心として回転駆動することによって、伝達アーム９０３ａおよび９０３ｂは関節Ｊ５ａおよびＪ５ｂを中心として揺動する。
更に、伝達アーム９０３ａおよび９０３ｂは、揺動アーム９０１ａおよび９０１ｂの一端において、四節リンク機構の関節Ｊ６ａおよびＪ６ｂで、揺動アーム９０１ａおよび９０１ｂと揺動可能に連結されている。従って、伝達アーム９０３ａおよび９０３ｂが関節Ｊ５ａおよびＪ５ｂを中心として揺動すると、関節Ｊ６を介して揺動アーム９０１ａおよび９０１ｂへ各吸気カムからの駆動力が伝達される。揺動アーム９０１ａおよび９０１ｂは、関節Ｊ７において揺動可能に支持されている。従って、揺動アーム９０１ａおよび９０１ｂは、前記駆動力により関節Ｊ７を中心として揺動することになる。
また、揺動アーム９０１ａおよび９０１ｂは、突出部であるノーズ９０７ａおよび９０７ｂを有しており、各揺動アームの関節Ｊ７ａおよびＪ７ｂを中心とした揺動に従って、ノーズ９０７ａおよび９０７ｂも揺動する。更に、ノーズ９０７ａおよび９０７ｂへと伝達された各吸気カムからの駆動力を各吸気弁へ伝達する出力部は、ロッカーアームローラー９０９ａおよび９０９ｂ、ロッカーアーム９１０ａおよび９１０ｂ、アジャスタ９１１ａおよび図示されない９１１ｂで構成される。
ここで、ノーズ９０７ａおよび９０７ｂは、揺動アーム９０１ａおよび９０１ｂの姿勢によって、ロッカーアームローラー９０９ａおよび９０９ｂと当接する。即ち、各ノーズの傾きが小さい場合は、各ロッカーアームローラーは、各揺動アームの円周外部と当接し、各ノーズの傾きが大きくなると、ノーズ９０７ａおよび９０７ｂと当接することになる。
ロッカーアームローラー９０９ａおよび９０９ｂは、ロッカーアーム９１０ａおよび９１０ｂ上にそれぞれ設けられており、更にロッカーアーム９１０ａおよび９１０ｂは、その基端部においてアジャスタ９１１ａおよび９１１ｂによって支持されており、基端部とは反対側に位置する先端部においてステムエンド９１２ａおよび９１２ｂを介して各吸気バルブと連結している。従って、各ノーズの傾きが小さく、各ロッカーアームローラーが各揺動アームの円周外部と当接している限りは、各ロッカーアームローラーは押し下げられないが、各ノーズの傾きが大きくなることで各ノーズが各ロッカーアームローラーに当接するようになると、各ロッカーアームローラーが押し下げられ、各ロッカーアームが基端部を中心として揺動し各ステムエンドが下降する。各ステムエンドの下降により、各吸気バルブが押し下げられることで、各吸気バルブが開弁することとなる。この各吸気バルブの押し下げられる量がバルブのリフト量であり、リフト量に連動して吸入バルブから燃焼室へと流れ込む空気流量が増減する。
ここで、本実施例における内燃機関の可変動弁機構においては、上記第一吸気バルブの開閉駆動を担う可変動弁伝達機構と、上記第二吸気バルブの開閉駆動を担う可変動弁伝達機構とを連結する連結機構を有する。図２２に、その連結機構と入力アーム９０４ａおよび９０４ｂの構成の概略図を示し、その動作について説明をする。
図２２において、可変動弁伝達機構アクチュエータ２１の出力軸先端には、ピニオンギア７１２ａが設置されており、そのピニオンギア７１２ａに噛み合うラック７１２ｂが連
結部材９２０を介して、第一入力アーム９０４ａと連結している。また連結部材９２０が第一入力アーム９０４ａと連結している箇所に、第一吸気バルブ側のリンク機構における関節Ｊ４ａが設けられている。本実施例では、可変動弁伝達機構アクチュエータ２１は電動機とする。可変動弁伝達機構アクチュエータ２１の回転により、ラック７１２ｂが直線移動する。更に連結部材９２０によって、入力アーム９０４ａは、常にラック７１２ｂに従って直線移動する。また入力アーム９０４ａと並列して、第二吸気バルブ側の入力アーム９０５ｂと固定プレート９１４が設けられている。固定プレート９１４は、第一吸気バルブ側のリンク機構および第二吸気バルブ側のリンク機構とは独立する部材であり、各リンク機構の要素の姿勢にかかわらず固定されているものである。
ここで、入力アーム９０４ａ、９０４ｂおよび固定プレート９１４において、貫通穴がそれぞれ９１６ａ、９１６ｂ、９１６ｃとして設けられており、これらの貫通穴を移動し入力アーム９０４ａと９０４ｂ、又は入力アーム９０４ａと固定プレート９１４とを連結する連結ピン９１５が備えられている。ここで、図２２（ａ）に示すように、連結ピン９１５が貫通穴９１６ａと９１６ｂとの間にある場合、入力アーム９０４ａと９０４ｂは連結される。従って、ラック７１２ｂの直線動作が入力アーム９０４ａを介して入力アーム９０４ｂへ伝達される。その結果、第一吸気バルブ側のリンク機構と第二吸気バルブ側のリンク機構とが同じ姿勢となるため、第一吸気カムと第一入力ローラーとの相対位置と、第二吸気カムと第二入力ローラーとの相対位置とが同じ状態となる。よって、第一吸気バルブと第二吸気バルブの開閉特性が同一のものとなる。
更に、図２２（ｂ）に示すように、連結ピン９１５が貫通穴９１６ｂと９１６ｃとの間にある場合、入力アーム９０４ｂと固定プレート９１４とは連結される。一方でコントロールアーム９０４ａと９０４ｂとの連結は解除される。従って、ラック７１２ｂの直線動作によって入力アーム９０４ａは直線駆動されるが、入力アーム９０４ｂは固定プレート９１４に固定されているため直線駆動されることはない。よって、ラック７１２ｂを直線駆動することによって第一吸気バルブの開閉特性を変更することができる一方で、第二吸気バルブの開閉特性は一定のものに維持することができる。
このように構成される内燃機関の可変動弁機構では、第一吸気バルブと第二吸気バルブの開閉特性を同一とする場合と、第一吸気バルブと第二吸気バルブの開閉特性を相違させる場合とを選択的に実行することができる。このように構成することで、第一吸気バルブと第二吸気バルブとの開閉特性、特に各バルブのリフト量を相違させることによって、吸入流量を相違させ、燃焼室内において旋回流を発生させることが可能となる。その結果、燃焼室内における燃焼の安定化を図ることが可能となる。また、旋回流を発生させる必要がない場合は、両吸気バルブの開閉特性が同一となるようにすればよい。
また、本実施例において、第二入力アーム９０４ｂを固定プレート９１４に固定するときに、第二吸気バルブの作用角が最大値もしくは最小値となるリンク機構の姿勢とすべく入力アーム９０４ｂを固定プレート９１４に固定することができる。このようにすることで、第一吸気バルブと第二吸気バルブとの吸入量の差を可能な限り大きく設定することができ、燃焼室内における旋回流の強さを大きくすることができ、燃焼室内の燃焼の安定性を効率よく図ることができる。特に、第一吸気バルブの作用角が最大値となるリンク機構の姿勢とすべく入力アーム９０４ｂを固定プレート９１４に固定する場合は、多量の吸入排気量が要求される場合に対応するのが容易となるため、より好適である。
＜第５の実施例＞
図２３には、図３に示す本願発明に係る内燃機関の可変動弁機構についての、別の実施態様が示されている。上述までの実施例においては、回転カムからの駆動力をバルブに伝達し、バルブの開閉を行う出力部は、ロッカーアームローラー４０６、ロッカーアーム４
０７およびアジャスタ３０４で構成されるが、図２３に示す実施例では、揺動アームの一部であるノーズの揺動を直接にバルブに伝達することで、バルブの開閉を行うものである。図２３に示す構成においても、先述の内燃機関の可変動弁機構と同様に、バルブのリフト量やバルブタイミング位相等の開閉特性を変更することが可能となる。
本実施の形態に係る内燃機関の可変動弁機構が適用される内燃機関およびその制御系統の概略構成を表すブロック図である。 本実施の形態に係る内燃機関の可変動弁機構における内燃機関のシリンダヘッド近傍の概略構成を示す図である。 本実施の形態に係る内燃機関の可変動弁機構の概略構成を示す図である。 本実施の形態に係る内燃機関の可変動弁機構における可変動弁伝達機構を主に構成するリンク機構の概略構成図である。 本実施の形態に係る内燃機関の可変動弁機構における可変動弁伝達機構を主に構成するリンク機構の概略構成図である。 本実施の形態に係る内燃機関の可変動弁機構における可変動弁伝達機構を主に構成するリンク機構の一部を構成するアームの概略構成図である。 図６に示すアームを回転駆動させる制御軸の概略構成図である。 図７に示す制御軸の駆動を行うアクチュエータの概略構成図である。 図７に示す制御軸の駆動を行うアクチュエータの別の実施例を示す概略構成図である。 本実施の形態に係る内燃機関の可変動弁機構によって得られる吸排気バルブの開閉特性を示す図である。 本実施の形態に係る内燃機関の可変動弁機構によって得られる吸排気バルブの開閉特性を示す別の実施例における図である。 内燃機関の付加状況を示す図である。 本実施の形態に係る内燃機関の可変動弁機構によるオーバーラップ量の制御によって得られる吸排気バルブの開閉特性を示す図である。 本実施の形態に係る内燃機関の可変動弁機構におけるリンク機構の各パラメータの相関を示す図である。 本実施の形態に係る内燃機関の可変動弁機構の第二の実施例を示す図である。 図１５に示す第二の実施例におけるリンク機構の制御を行うアクチュエータの周辺の概略構成を示す図である。 図１５に示す第二の実施例におけるリンク機構の制御を行うアクチュエータの周辺の概略構成を示す別の実施例における図である。 本実施の形態に係る内燃機関の可変動弁機構の第三の実施例を示す図である。 第三の実施例に係る内燃機関の可変動弁機構における可変動弁伝達機構を主に構成するリンク機構の概略構成図である。 第三の実施例に係る内燃機関の可変動弁機構における可変動弁伝達機構を主に構成するリンク機構の概略構成図である。 本実施の形態に係る内燃機関の可変動弁機構の第四の実施例を示す図である。 図２１に示す第四の実施例におけるリンク機構の制御を行うアクチュエータの周辺の概略構成を示す図である。 本実施の形態に係る内燃機関の可変動弁機構の第五の実施例を示す図である。
符号の説明
１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・燃料噴射弁
２１・・・可変動弁伝達機構アクチュエータ
２０１ａ・・・第一吸気バルブ
２０１ｂ・・・第二吸気バルブ
３０１，７０１・・・燃焼室
３０５，７０５・・・吸気カム
３０６，７０６・・・吸気シャフト
４０１，８０１・・・揺動アーム
４０１ｂ，８０１ｂ・・・ノーズ
４０２・・・コントロールアーム
４０３，８０３・・・伝達アーム
４０４，８０４・・・入力アーム
４０５，８０５・・・入力ローラー
６０１ａ，９０１ａ・・・第一揺動アーム
６０１ｂ，９０１ｂ・・・第二揺動アーム
６０２ａ・・・第一コントロールアーム
６０２ｂ・・・第二コントロールアーム
６０３ａ，９０３ａ・・・第一伝達アーム
６０３ｂ，９０３ｂ・・・第二伝達アーム
６０４ａ，９０４ａ・・・第一入力アーム
６０４ｂ，９０４ｂ・・・第二入力アーム
６０５ａ，９０５ａ・・・第一入力ローラー
６０５ｂ，９０５ｂ・・・第二入力ローラー
６０６ａ，９０６ａ・・・第一吸気カム
６０６ｂ，９０６ｂ・・・第二吸気カム
６０７ａ，９０７ａ・・・第一ノーズ
６０７ｂ，９０７ｂ・・・第二ノーズ
６１０ａ，９１０ａ・・・第一ロッカーアーム
６１０ｂ，９１０ｂ・・・第二ロッカーアーム
６１４，９１４・・・固定プレート
６１５，９１５・・・連結機構

Claims (21)

  1. 回転駆動される回転カムを備え、前記回転カムによって開閉される吸気バルブ又は排気バルブの少なくとも一方のバルブの開閉特性を可変動弁伝達機構により可変とする内燃機関の可変動弁機構であって、
    前記可変動弁伝達機構は、前記回転カムに当接する入力部を有する入力アームと、
    前記入力アームに揺動可能に連結される伝達アームと、
    前記伝達アームと揺動可能に連結されるとともに回転制御軸周りに揺動可能とされ、前記回転カムから伝達される駆動力を前記バルブの開閉を行う出力部へ伝達する揺動アームと、
    前記回転制御軸を回転中心として回転駆動するとともに、前記入力アームと揺動可能に連結されるコントロールアームと、から構成される四節リンク機構を備え、
    前記四節リンク機構の姿勢を制御し、前記回転カムと前記入力部との相対位置を変更することで、前記バルブの開閉特性を制御するバルブ開閉制御手段を有することを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
  2. 前記コントロールアームは、前記回転制御軸に固定され、
    前記バルブ開閉制御手段は、前記回転制御軸を回転駆動させることで前記コントロールアームを回転駆動させることにより、前記入力部と前記回転カムとの相対位置を変更する手段であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁機構。
  3. 前記回転制御軸は、軸方向に沿って螺旋状のスプラインを有し、
    前記コントロールアームは、前記回転制御軸のスプラインに噛み合うギア部を有し、
    前記バルブ開閉制御手段は、前記回転制御軸を軸方向に移動させることにより前記コントロールアームを回転駆動させることにより、前記入力部と前記回転カムとの相対位置を変更する手段であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁機構。
  4. 前記バルブ開閉制御手段における前記回転制御軸の変位量と前記バルブのバルブタイミング位相の変位量との関係において概線形性が存することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の可変動弁機構。
  5. 回転駆動される回転カムを備え、前記回転カムによって開閉される吸気バルブ又は排気バルブの少なくとも一方のバルブの開閉特性を可変動弁伝達機構により可変とする内燃機関の可変動弁機構であって、
    前記可変動弁伝達機構は、前記回転カムに当接する入力部を有するとともに入力支持部において揺動可能に支持される入力アームと、
    前記入力アームに揺動可能に連結される伝達アームと、
    前記伝達アームに揺動可能に連結されるとともに揺動支持部において揺動可能に支持され、前記回転カムから伝達される駆動力を前記バルブの開閉を行う出力部へ伝達する揺動アームと、から構成される四節リンク機構を備え、
    前記四節リンク機構の姿勢を制御し、前記回転カムと前記入力部との相対位置を変更することで、前記バルブの開閉特性を制御するバルブ開閉制御手段を有することを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
  6. 前記入力アームは、前記バルブ開閉制御手段が作用する制御点を有し、
    前記制御点の変位量と前記バルブのバルブタイミング位相の変位量との関係において概線形性が存することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の可変動弁機構。
  7. 前記出力部は、前記揺動アームに当接するとともに該揺動アームに従い揺動することによって前記バルブの開閉を行うロッカーアームを有することを特徴とする請求項１〜請求項
    ６のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁機構。
  8. 回転駆動される第一回転カムと第二回転カムとを備え、内燃機関の同一気筒における吸気側又は排気側の少なくとも一方が、少なくとも前記第一回転カムによって開閉される第一バルブと前記第二回転カムによって開閉される第二バルブの二つのバルブで構成される内燃機関において、少なくとも前記第一バルブ及び前記第二バルブの開閉特性をそれぞれ第一可変動弁伝達機構及び第二可変動弁伝達機構により可変とする内燃機関の可変動弁機構であって、
    前記第一可変動弁伝達機構は、前記第一回転カムに当接する第一入力部を有する第一入力アームと、
    前記第一入力アームに揺動可能に連結される第一伝達アームと、
    前記第一伝達アームと揺動可能に連結されるとともに回転制御軸周りに揺動可能とされ、前記第一回転カムから伝達される駆動力を前記第一バルブの開閉を行う第一出力部へ伝達する第一揺動アームと、
    前記第一入力アームと前記第一揺動アームとを連結する第一コントロールアームと、から構成される四節リンク機構を備え、
    前記第二可変動弁伝達機構は、前記第二回転カムに当接する第二入力部を有する第二入力アームと、
    前記第二入力アームに揺動可能に連結される第二伝達アームと、
    前記第二伝達アームと揺動可能に連結されるとともに回転制御軸周りにも揺動可能とされ、前記第二回転カムから伝達される駆動力を前記第二バルブの開閉を行う第二出力部へ伝達する第二揺動アームと、
    前記第二入力アームと前記第二揺動アームとを連結する第二コントロールアームと、から構成される四節リンク機構を備え、
    前記第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢と前記第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢とを異ならしめることにより、前記第一バルブの開閉特性と前記第二バルブの開閉特性とを異ならしめるバルブ特性制御手段を有することを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
  9. 回転駆動される第一回転カムと第二回転カムとを備え、内燃機関の同一気筒における吸気側又は排気側の少なくとも一方が、少なくとも前記第一回転カムによって開閉される第一バルブと前記第二回転カムによって開閉される第二バルブの二つのバルブで構成される内燃機関において、少なくとも前記第一バルブ及び前記第二バルブの開閉特性をそれぞれ第一可変動弁伝達機構及び第二可変動弁伝達機構により可変とする内燃機関の可変動弁機構であって、
    前記第一可変動弁伝達機構は、前記第一回転カムに当接する第一入力部を有するとともに第一入力支持部において揺動可能に支持される第一入力アームと、
    前記第一入力アームに揺動可能に連結される第一伝達アームと、
    前記第一伝達アームに揺動可能に連結されるとともに第一揺動支持部において揺動可能に支持され、前記第一回転カムから伝達される駆動力を前記第一バルブの開閉を行う第一出力部へ伝達する第一揺動アームと、から構成される四節リンク機構を備え、
    前記第二可変動弁伝達機構は、前記第二回転カムに当接する第二入力部を有するとともに第二入力支持部において揺動可能に支持される第二入力アームと、
    前記第二入力アームに揺動可能に連結される第二伝達アームと、
    前記第二伝達アームに揺動可能に連結されるとともに第二揺動支持部において揺動可能に支持され、前記第二回転カムから伝達される駆動力を前記第二バルブの開閉を行う第二出力部へ伝達する第二揺動アームと、から構成される四節リンク機構を備え、
    前記第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢と前記第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢とを異ならしめることにより、前記第一バルブの開閉特性と前記第二バルブの開閉特性とを異ならしめるバルブ特性制御手段を有することを特徴とす
    る内燃機関の可変動弁機構。
  10. 更に前記第一可変動弁伝達機構と前記第二可変動弁伝達機構とを連結する連結機構を有し、
    前記第一コントロールアームは、前記回転制御軸を回転中心として回転駆動するとともに前記第一入力アームと揺動可能に連結され、
    前記第二コントロールアームは、前記回転制御軸と揺動可能に連結されるとともに前記第二入力アームと揺動可能に連結され、
    前記バルブ特性制御手段は、第一バルブの開閉特性と第二バルブの開閉特性とを同一とするときは、前記連結機構により前記第一可変動弁伝達機構と前記第二可変動弁伝達機構とを連結することにより、前記第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢と前記第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢とを同一とし、
    前記第一バルブの開閉特性と前記第二バルブの開閉特性とを異ならしめるときは、前記連結機構による前記第一可変動弁伝達機構と前記第二可変動弁伝達機構との連結を解除するとともに、前記第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢を変更することにより、前記第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢と前記第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢とを異ならしめることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の可変動弁機構。
  11. 更に前記第一可変動弁伝達機構と前記第二可変動弁伝達機構とを連結する連結機構を有し、
    前記バルブ特性制御手段は、第一バルブの開閉特性と第二バルブの開閉特性とを同一とするときは、前記連結機構により前記第一可変動弁伝達機構と前記第二可変動弁伝達機構とを連結することにより、前記第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢と前記第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢とを同一とし、
    前記第一バルブの開閉特性と前記第二バルブの開閉特性とを異ならしめるときは、前記連結機構による前記第一可変動弁伝達機構と前記第二可変動弁伝達機構との連結を解除するとともに、前記第一入力支持部を介して前記第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢を変更することにより、前記第一可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢と前記第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢とを異ならしめることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の可変動弁機構。
  12. 前記バルブ特性制御手段は、前記第一バルブの開閉特性と前記第二バルブの開閉特性とを異ならしめるときにおいて、第二バルブの作用角が極値となるべく前記第二可変動弁伝達機構における四節リンク機構の姿勢を保持することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の内燃機関の可変動弁機構。
  13. 前記第一出力部は、前記第一揺動アームに当接するとともに該第一揺動アームに従い揺動することによって前記第一バルブの開閉を行う第一ロッカーアームを有し、
    前記第二出力部は、前記第二揺動アームに当接するとともに該第二揺動アームに従い揺動することによって前記第二バルブの開閉を行う第二ロッカーアームを有することを特徴とする請求項８〜請求項１２のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁機構。
  14. 前記四節リンク機構は、該四節リンク機構を含む可変動弁機構を介して開閉が行われるバルブのリフト量が小さくなるに従い該バルブのバルブタイミング位相が進角側へ移行すべく構成されるリンク機構であることを特徴とする請求項１〜請求項１３の何れかに記載の内燃機関の可変動弁機構。
  15. 前記四節リンク機構は、該四節リンク機構を含む可変動弁機構を介して開閉が行われるバルブのリフト量が小さくなるに従い該バルブのバルブタイミング位相が遅角側へ移行すべ
    く構成されるリンク機構であることを特徴とする請求項１〜請求項１３の何れかに記載の内燃機関の可変動弁機構。
  16. 前記四節リンク機構は、前記内燃機関の負荷に基づいて該四節リンク機構の姿勢を変更することで、前記バルブのバルブタイミング位相を制御し該内燃機関の排気バルブの作用角と吸気バルブの作用角とのオーバーラップ量を調整すべく構成されるリンク機構であることを特徴とする請求項１〜請求項１５の何れかに記載の内燃機関の可変動弁機構。
  17. 回転駆動される第一回転カムと第二回転カムとを備え、内燃機関の同一気筒における吸気側又は排気側の少なくとも一方が、少なくとも前記第一回転カムによって開閉される第一バルブと前記第二回転カムによって開閉される第二バルブの二つのバルブで構成される内燃機関において、少なくとも前記第一バルブ及び前記第二バルブの開閉特性を、それぞれリンク機構を含む第一可変動弁伝達機構及びリンク機構を含む第二可変動弁伝達機構により可変とする内燃機関の可変動弁機構であって、
    前記第一可変動弁伝達機構が含むリンク機構の姿勢を制御するリンク姿勢制御手段と、
    前記第一可変動弁伝達機構が含むリンク機構と前記第二可変動弁伝達機構が含むリンク機構との連結を可能する連結手段と、
    前記内燃機関の運転状態に応じて前記連結手段による連結もしくは連結の解除を制御する連結制御手段と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
  18. 前記第一可変動弁伝達機構が含むリンク機構と前記第二可変動弁伝達機構が含むリンク機構とは、概ね同形状のリンク機構であることを特徴とする請求項１７に記載の内燃機関の可変動弁機構。
  19. 前記連結手段による前記第一可変動弁伝達機構が含むリンク機構と前記第二可変動弁伝達機構が含むリンク機構との連結が解除されているとき、前記第二可変動弁伝達機構が含むリンク機構の姿勢を、前記第二バルブの開閉特性を所定の開閉特性とする姿勢に固定する固定手段を、更に備えることを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の内燃機関の可変動弁機構。
  20. 前記所定の開閉特性は、前記第二バルブの作用角が、前記第二可変動弁伝達機構による開閉特性の変化において最大作用角もしくは最小作用角となる開閉特性であることを特徴とする請求項１９に記載の内燃機関の可変動弁機構。
  21. 前記固定手段は、前記第二可変動弁伝達機構が含むリンク機構の姿勢を、選択的に複数ある前記所定の開閉特性の中から一の開閉特性に対応する姿勢に固定することを特徴とする請求項１９に記載の内燃機関の可変動弁機構。
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