JP2009103049A - エンジンの可変動弁機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸気弁のリフト量を連続的に変化させるバルブリフト可変機構を備えたエンジンにおいて、始動性能および出力性能を両立を図る。
【解決手段】 第１、第２動弁カム１８Ｈ，１８Ｌにより作動する第１、第２サブカム２１Ｈ，２１Ｌの一方を連結機構７０で吸気弁１６に選択的に連結することで最大リフト量および開角を２段階に変化させることができ、またバルブリフト可変機構１７でコントロールアーム２３を揺動させることで吸気弁１６のリフト量を連続的に変化させることができる。エンジンの停止時にはバルブリフト可変機構１７を最小リフト量状態に制御し、始動時にはプロファイルが大きい第１動弁カム１８Ｈで吸気弁１６を駆動しながら、バルブリフト可変機構１７で前記最小リフト量状態から所定の始動リフト量状態へと移行させるので、始動に必要な吸入空気量が得られるまでのバルブリフト可変機構１７の作動量を最小限に抑え、エンジンの出力性能を損なうことなく始動性能を高めることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カムシャフトに設けられた第１動弁カムおよび第２動弁カムと、前記第１動弁カムにより作動して吸気弁を開閉駆動する第１動弁機構と、前記第２動弁カムにより作動して前記吸気弁を開閉駆動する第２動弁機構と、前記第１、第２動弁機構の一方を前記吸気弁に選択的に連結する連結機構と、コントロールシャフトで前記第１、第２動弁機構の位置を変化させることにより前記吸気弁のリフト量を連続的に変化させるバルブリフト可変機構とを備えた可変動弁機構に関する。

吸気弁のリフト量を連続的に変化させるバルブリフト可変機構を、吸気駆動軸に偏心して固定または一体形成される駆動偏心軸部と、吸気弁のリフト量の変更時に回転駆動される制御軸と、この制御軸に偏心して固定または一体形成される制御偏心軸部と、この制御偏心軸部回転可能に支持されるロッカーアームと、このロッカーアームの一端と前記駆動偏心軸部とを連携する第１リンクと、前記ロッカーアームの他端と前記揺動カムの先端とを連携する第２リンクとで構成し、エンジンの停止時には吸気弁のリフト量をほぼ０に設定し、アイドリング運転域ではリフト量を最小値近傍に設定するものが、下記特許文献１により公知である。
特開２００３−５６３１６号公報

ところで、エンジンの停止時に吸気弁のリフト量をほぼ０に設定した場合、エンジンの始動時に吸気弁のリフト量を小さくし、かつ吸気弁の開角を大きく設定する（吸気弁が開くタイミングを早める）ことで始動性能を高めることができる。何故ならば、エンジンの始動に必要な吸入空気量を確保するには、アクチュエータを作動させて吸気弁のリフト量を停止時の０から所定値まで増加させる必要があるが、このとき吸気弁の開角が大きければリフト量が小さくても必要な吸入空気量を確保することができ、アクチュエータの駆動負荷が減少して短時間での始動が可能になるからである。

しかしながら、上記従来のものは、吸気弁の開角をエンジンの始動時に適したものに設定すると、エンジンの始動時以外の運転時には吸気弁の開角が不適切なものとなり、エンジンの始動性能および出力性能を両立させることが困難であった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、吸気弁のリフト量を連続的に変化させるバルブリフト可変機構を備えたエンジンにおいて、始動性能および出力性能を両立を図ることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、カムシャフトに設けられた第１動弁カムおよび第２動弁カムと、前記第１動弁カムにより作動して吸気弁を開閉駆動する第１動弁機構と、前記第２動弁カムにより作動して前記吸気弁を開閉駆動する第２動弁機構と、前記第１、第２動弁機構の一方を前記吸気弁に選択的に連結する連結機構と、コントロールシャフトで前記第１、第２動弁機構の位置を変化させることにより前記吸気弁のリフト量を連続的に変化させるバルブリフト可変機構とを備えた可変動弁機構であって、前記第１動弁カムの最大リフト量および開角は前記第２動弁カムの最大リフト量および開角よりも大きく設定され、エンジンの停止時には前記バルブリフト可変機構で前記吸気弁を最小リフト量に制御し、エンジンの始動時には前記第１動弁カムおよび前記第１動弁機構で前記吸気弁を開閉駆動するとともに前記バルブリフト可変機構で前記吸気弁を前記最小リフト量から所定リフト量に増加させることを特徴とするエンジンの可変動弁機構が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記第１動弁カムによる前記吸気弁の開弁期間は排気弁の開弁期間とオーバラップすることを特徴とするエンジンの可変動弁機構が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記第１動弁機構はエンジンの始動時のみに作動することを特徴とするエンジンの可変動弁機構が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記コントロールシャフトにより揺動するコントロールアームに、前記第１、第２動弁機構を構成する第１、第２サブカムを支軸を介して揺動自在に支持し、前記支軸内に前記連結機構を配置したことを特徴とするエンジンの可変動弁機構が提案される。

尚、実施の形態の第１サブカム２１Ｈは本発明の第１動弁機構に対応し、実施の形態の第２サブカム２１Ｌは本発明の第２動弁機構に対応する。

請求項１の構成によれば、カムシャフトに設けられた第１、第２動弁カムによりそれぞれ作動して吸気弁を開閉駆動する第１、第２動弁機構の一方を連結機構で吸気弁に選択的に連結することで、吸気弁の最大リフト量および開角を変化させることができ、またバルブリフト可変機構のコントロールシャフトで前記第１、第２動弁機構の位置を変化させることにより吸気弁のリフト量を連続的に変化させることができる。エンジンの停止時にはバルブリフト可変機構を最小リフト量状態に制御し、エンジンの始動時には第２動弁カムよりも最大リフト量および開角が大きい第１動弁カムで第１動弁機構で駆動しながら、バルブリフト可変機構で前記最小リフト量状態から所定のリフト量状態へと移行させるので、始動に必要な吸入空気量が得られるまでのバルブリフト可変機構の作動量を最小限に抑え、エンジンの出力性能を損なうことなく始動性能を高めることができる。

また請求項２の構成によれば、始動時における第１動弁カムによる吸気弁の開弁期間が排気弁の開弁期間とオーバラップするので、コンプレッションを低下させてノッキングの発生を防止することができる。

また請求項３の構成によれば、最大リフト量が大きい側の第１動弁機構はエンジンの始動時のみに作動するので、始動時以外のときにバルブリフト可変機構により吸気弁のリフト量を増加させても、そのときは最大リフト量が小さい側の第２動弁機構が作動するので、吸気弁のリフト量が過大になってピストンと干渉するのを防止することができる。

また請求項４の構成によれば、コントロールシャフトにより揺動するコントロールアームに、第１、第２動弁機構を構成する第１、第２サブカムを支軸を介して揺動自在に支持し、コントロールアームの支軸内に連結機構を配置したので、コントロールアームを揺動させることで吸気弁のリフト量を連続的に変化させることができ、また連結機構で第１、第２サブカムを吸気弁に選択的に連結して最大リフト量および開角を変化させることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１〜図９は本発明の実施の形態を示すもので、図１はエンジンの可変動弁機構の側面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図２の３−３線断面図（コントロールアームの高リフト状態）、図４はエンジンの可変動弁機構の要部分解斜視図、図５は図１の５−５線断面図（３個のサブカムを結合した状態）、図６は図２の６−６線断面図、図７は図３に対応する作用説明図（コントロールアームの低リフト状態）、図８は図５に対応する作用説明図（３個のサブカムを分離した状態）、図９は吸気弁のバルブタイミングおよびリフト量を示すグラフである。

図１〜図４に示すように、機関本体１４の一部を構成するシリンダヘッド１５には、１気筒に対して一対の吸気弁１６，１６が開閉作動可能に配設されており、吸気弁１６，１６のリフト量を連続的に変化させるバルブリフト可変機構１７は、３個の動弁カム１８Ｈ，１８Ｌ，１８Ｌが設けられるカムシャフト１９と、カムシャフト１９の軸線に直交する平面内で変位可能な可動支軸２０で揺動可能に支承されるとともに３個の動弁カム１８Ｈ，１８Ｌ，１８Ｌに従動して揺動する３個のサブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌと、吸気弁１６，１６にそれぞれ個別に連動、連結されるとともに３個のサブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌに従動する一対のロッカーアーム２２，２２と、カムシャフト１９の軸線と平行な軸部２３ａ，２３ａまわりに揺動可能であって、その軸部２３ａ，２３ａからオフセットした位置で可動支軸２０を保持するコントロールアーム２３と、コントロールアーム２３を揺動駆動する駆動手段２４とを備えるものであり、コントロールアーム２３を揺動させて可動支軸２０を変位させることで、吸気弁１６，１６のリフト量を含む作動特性を連続的に変化させることができる。

前記動弁カム１８Ｈ，１８Ｌ，１８Ｌは、軸方向中央に位置する１個の第１動弁カム１８Ｈと、その軸方向両側に位置する２個の第２動弁カム１８Ｌ，１８Ｌとで構成され、第１動弁カム１８Ｈのカムプロファイルは第２動弁カム１８Ｌ，１８Ｌのカムプロファイルよりも大きく設定されている。また前記３個のサブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌは、軸方向中央に位置して１個の第１動弁カム１８Ｈにより駆動される１個の第１サブカム２１Ｈと、その軸方向両側に位置して２個の第２動弁カム１８Ｌ，１８Ｌにより駆動される２個の第２サブカム２１Ｌ，２１Ｌとで構成される。

吸気弁１６，１６のステム１６ａ，１６ａはシリンダヘッド１５に配設されたガイド筒２５，２５に摺動自在に嵌合しており、ステム１６ａ，１６の上端に設けられるリテーナ２６，２６と、シリンダヘッド１５に当接するリテーナ２７，２７との間に介設される弁ばね２８，２８により、吸気弁１６，１６は閉弁方向に付勢される。

シリンダヘッド１５には、一対の吸気弁１６，１６の両側に配置されるようにしてカムホルダ２９，２９が設けられ、それらのカムホルダ２９，２９と協働して前記カムシャフト１９を回転自在に支承するキャップ３０，３０がカムホルダ２９，２６の上面に締結される。

ロッカーアーム２２，２２の一端部は、油圧タペット３１，３１を介してコントロールアーム２３に揺動可能に支承される。またロッカーアーム２２，２２の他端部には、吸気弁１６，１６のステム１６ａ，１６ａの上端に当接される弁当接部２２ａ，２２ａが設けられる。更にロッカーアーム２２，２２の中間部にはニードルベアリング３２，３２を介して第１ローラ３３，３３が軸支されており、これらの第１ローラ３３，３３が各ロッカーアーム２２，２２に個別に対応した第２サブカム２１Ｌ，２１Ｌにそれぞれ転がり接触する。

コントロールアーム２３は、その揺動軸線に沿って間隔をあけて前記吸気弁１６，１６の両側に配置される一対の側壁部２３ｂ，２３ｂと、両側壁部２３ｂ，２３ｂの一端部間を結ぶ第１連結壁部２３ｃと、両側壁部２３ｂ，２３ｂの他端間を結ぶ第２連結壁部２３ｄとを一体に有するように構成され、前記一対の側壁部２３ｂ，２３ｂに設けられた一対の軸部２３ａ，２３ａが、カムホルダ２９，２９に設けられた支持孔３４，３４…に揺動可能に嵌合される。

コントロールアーム２３の揺動軸線Ｃ、すなわち軸部２３ａ，２３ａの軸線は吸気弁１６，１６のステム１６ａ，１６ａの上方に配置されるものであり、ロッカーアーム２２，２２の他端部に設けられる弁当接部２２ａ，２２ａは、吸気弁１６，１６が閉弁着座状態にあるときに、コントロールアーム２３の揺動軸線Ｃを中心とした円弧Ａ（図３において仮想線で示す）に沿うように形成される。

しかもコントロールアーム２３の揺動軸線Ｃに直交する平面への投影図上で、ステム１６ａ，１６ａの上方への延長幅Ｗ（図１の鎖線で示す幅）内にコントロールアーム２３の揺動軸線Ｃが配置される。

カムシャフト１９と平行な軸線を有する可動支軸２０は、コントロールアーム２３における両側壁部２３ｂ，２３ｂの内側に配置される第１、第２サブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌを貫通するものであり、その両端が両側壁部２３ｂ，２３ｂの内側面に当接されてボルト３６，３６で固定される。可動支軸２０および第１、第２サブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌとの間にニードルベアリング３７…がそれぞれ介装される。

しかも第１、第２サブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌのコントロールアーム２３の軸部２３ａ，２３ａおよび可動支軸２０間に対応する部分には、カムシャフト１９側に開放した略Ｕ字状に形成されてカムシャフト１９の下方に延びる一対の支持腕部２１ａ…が一体に連設されており、支持腕部２１ａ…の先端間に固定される支軸３８…にニードルベアリング３９…を介して第２ローラ４０…が軸支され、それらの第２ローラ４０…はカムシャフト１９の第１、第２動弁カム１８Ｈ，１８Ｌ，１８Ｌにそれぞれ転がり接触する。即ち、第１、第２サブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌは、カムシャフト１９の第１、第２動弁カム１８Ｈ，１８Ｌ，１８Ｌに第２ローラ４０…が接触することで可動支軸２０の軸線まわりに揺動駆動される。

また支軸３８…に関してカムシャフト１９と反対側で、第２サブカム２１Ｌ，２１Ｌに受圧腕部２１ｂ，２１ｂがそれぞれ一体に設けられており、それらの受圧腕部２１ｂ，２１ｂには、第２ローラ４０，４０を第２動弁カム１８Ｌ，１８Ｌに転がり接触せしめる側に第２サブカム２１Ｌ，２１Ｌをそれぞれ付勢するばね力が作用する。

即ち、コントロールアーム２３が備える第２連結壁部２３ｄには、第２サブカム２１Ｌ，２１Ｌとは反対側の端部に端壁４３ａ…を有して第２サブカム２１Ｌ，２１Ｌと反対側に延びる有底円筒状のガイド筒４３，４３が一体に設けられており、前記受圧腕部２１ｂ，２１ｂに当接する当接駒４４，４４およびガイド筒４３，４３の端壁４３ａ，４３ａ間にロストモーション用ばね４５，４５が縮設される。

ところで、第２サブカム２１Ｌ，２１Ｌの下面には、ロッカーアーム２２，２２の第１ローラ３３，３３を転がり接触せしめる当接面４６，４６が設けられるものであり、この当接面４６は、ロッカーアーム２２を揺動駆動するリフト部４６ａと、ロッカーアーム２２を静止状態に保持すべく可動支軸２０の軸線からの距離を等距離としたベース円部４６ｂとが連なって成るものであり、リフト部４６ａは、第２サブカム２１Ｌが揺動する際にロッカーアーム２２の第１ローラ３３へのリフト部４６ａの接触点と、可動支軸２０の軸線との間の距離が次第に大きくなるようにして直線状に延びるように形成される。

また第１サブカム２１Ｈは、上述した第２サブカム２１Ｌの当接面４６に対応する位置に受圧腕部２１ｃを備えており、その受圧腕部２１ｃがコントロールアーム２３との間に縮設したロストモーション用ばね３５が当接することで、第１サブカム２１Ｈの第２ローラ４０が第１動弁カム１８Ｈに当接する方向に付勢される（図６参照）。

コントロールアーム２３の第１の連結壁部２３ｃにおいて、ロッカーアーム２２，２２に対応する部分には、可動支軸２０とは反対側の端部に端壁４７ａ，４７ａを有して前記可動支軸２０とは反対側に延びる有底筒状のタペット装着筒部４７，４７が一体に設けられ、それらのタペット装着筒部４７，４７に油圧タペット３１，３１が装着される。

油圧タペット３１は、閉塞端を端壁４７ａに当接させてタペット装着筒部４７内に嵌合、装着される有底円筒状のボディ４８と、そのボディ４８に摺動可能に装着されるプランジャ４９と、ボディ４８の閉塞端およびプランジャ４９の一端間に形成される高圧室５０ならびにプランジャ４９内に形成される油室５１間に介装されてプランジャ４９の一端に設けられるチェックバルブ５２と、高圧室５０の容積を増大させる側にプランジャ４９を付勢するばね力を発揮してボディ４８およびプランジャ４９間に設けられる戻しばね５３とを備え、プランジャ４９の他端に形成される球状頭部４９ａでロッカーアーム２２の一端部が揺動可能に支承される。

しかして、コントロールアーム２３には、油圧タペット３１，３１に油圧を導く油路５４，５４が軸部２３ａ，２３ａに至るまで設けられており、シリンダヘッド１５から前記軸部２３ａ，２３ａを介して油路５４，５４に油圧が供給される。

駆動手段２４は、可動支軸２０と平行な軸線を有してカムホルダ２９，２９およびキャップ３０，３０間で揺動自在に支承されるコントロールシャフト５６と、コントロールシャフト５６に設けられる駆動ギヤ５７と、コントロールシャフト５６を回転駆動する電動モータ５８とを備えるものであり、この駆動手段２４で前記コントロールアーム２３が軸部２３ａ，２３ａの軸線すなわち揺動軸線Ｃまわりに揺動駆動される。

コントロールアーム２３の第１連結壁部２３ｃには、両側壁部２３ｂ，２３ｂ間の中央部に配置されるセクタギヤ５９が設けられており、一対のロッカーアーム２２，２２は、コントロールアーム２３における両側壁部２３ａ，２３ａおよびセクタギヤ５９間に、側面視ではセクタギヤ５９および両側壁部２３ａ，２３ａに一部が重なるようにしてそれぞれ配置される。

しかして、前記駆動手段２４によってコントロールアーム２３が図３で示す位置に配置されるときには、可動支軸２０の軸線まわりに揺動する第２サブカム２１Ｌ，２１Ｌの当接面４６，４６のリフト部４６ａ，４６ａのうちベース円部４６ｂ，４６ｂとは反対側の端部で吸気弁１６，１６におけるステム１６ａ，１６ａの上端が開弁方向に駆動されるものであり、この状態で吸気弁１６，１６のリフト量が最大となる。また駆動手段２４によってコントロールアーム２３が図７で示すように上方に揺動したときには、たとえば第２サブカム２１Ｌ，２１Ｌの当接面４６，４６のベース円部４６ｂ，４６ｂに吸気弁１６，１６におけるステム１６ａ，１６ａの上端が当接するものであり、この状態では吸気弁１６，１６のリフト量ｈが最小となる。

すなわちコントロールアーム２３を駆動手段２４で揺動駆動することにより、吸気弁１６，１６のリフト量が変化するのであるが、コントロールアーム２３の揺動駆動によって第１、第２動弁カム１８Ｈ，１８Ｌ，１８Ｌが第２ローラ４０…に接触するタイミングも変化することにより、吸気弁１６，１６の開閉タイミングも変化することになる。

次に、図４および図５に基づいて、第１、第２動弁カム１８Ｈ，１８Ｌ，１８Ｌおよび第１、第２サブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌを選択的に作動させ、吸気弁１６，１６のリフト量を２段階に変化させる連結機構７０の構造を説明する。

第１、第２サブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌの第２ローラ４０…をニードルベアリング３７…を介して軸支する支軸３８…の内部には、同軸に整列可能な同一径の３個のピン孔６１，６２，６３が形成される。一方の第２サブカム２１Ｌのピン孔６１には第１ピン６４が摺動自在に嵌合し、第１サブカム２１Ｈのピン孔６２には第２ピン６５が摺動自在に嵌合し、他方の第２サブカム２１Ｌのピン孔６３には第３ピン６６が摺動自在に嵌合する。

外周部をシール部材６７でシールされた第１ピン６４の反第２ピン６５側に油室６８が形成されるとともに、第３ピン６６の反第２ピン６５側にコイルばね６９が縮設される。従って、油室６８に油圧が作用していないとき（図５参照）、第１〜第３ピン６４〜６６はコイルばね６９の弾発力で油室６８側に移動し、３個のサブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌが一体に揺動するように結合する。また油室６８に油圧が作用しているとき（図８参照）、第１〜第３ピン６４〜６６はコイルばね６９の弾発力に抗して反油室６８側に移動し、３個のサブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌが独立して揺動するように分離する。

しかして、第１〜第３ピン６４〜６６を図５に示す位置に移動させ、３個のサブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌを一体に結合すると、プロファイルが大きい第１動弁カム１８Ｈにより揺動する第１サブカム２１Ｈの動きが二つの第２サブカム２１Ｌ，２１Ｌに伝達され、この二つの第２サブカム２１Ｌ，２１Ｌによりロッカーアーム２２，２２を介して駆動される吸気弁１６，１６のリフト量が増加し、ハイバルブタイミング状態となる。このとき、プロファイルが小さい第２動弁カム１８Ｌ，１８Ｌは、第２サブカム２１Ｌ，２１Ｌの第２ローラ４０，４０から離間して空振りする。

逆に、第１〜第３ピン６４〜６６を図８に示す位置に移動させ、３個のサブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌを分離すると、プロファイルが大きい第１動弁カム１８Ｈにより第１サブカム２１Ｈが揺動し、プロファイルが小さい第２動弁カム１８Ｌ，１８Ｌにより第２サブカム２１Ｌ，２１Ｌが揺動するが、第１サブカム２１Ｈの揺動はロッカーアーム２２，２２に伝達されることはなく、第２サブカム２１Ｌ，２１Ｌの揺動がロッカーアーム２２，２２を介して吸気弁１６，１６に伝達されるため、吸気弁１６，１６のリフト量が減少し、ローバルブタイミング状態となる。

以上説明したように、バルブリフト可変機構１７でコントロールアーム２３を軸部２３ａ，２３ａまわりに揺動させることで、吸気弁１６，１６のリフト量を連続的に変化させることができる（図３および図７参照）。また連結機構７０で、第１、第２サブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌを連結すればプロファイルが大きい第１動弁カム１８Ｈで吸気弁１６，１６を大リフト量で開閉駆動することができ、第１、第２サブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌを分離すればプロファイルが小さい第２動弁カム１８Ｌ，１８Ｌで吸気弁１６，１６を小リフト量で開閉駆動することができる。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

本実施の形態では、バルブリフト可変機構１７によって吸気弁１６，１６のリフト特性を高リフト状態（図３参照）と低リフト状態（図７参照）との間で連続的（無段階）に制御可能であり、また連結機構７０により吸気弁１６，１６のリフト特性がハイバルブタイミング状態（図５参照）とローバルブタイミング状態（図８参照）との間で２段階に制御可能である。よって、バルブリフト可変機構１７の作動状態および連結機構７０の作動状態を組み合わせることにより、吸気弁１６，１６のリフト特性を種々に変更することができる。

図９において、特性１および特性３は、連結機構７０で第１、第２サブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌを一体に連結してプロファイルの大きい第１動弁カム１８Ｈで吸気弁１６，１６を駆動する状態であり（図５参照）、バルブリフト可変機構１７でコントロールアーム２３を図５の状態から図８に状態へと時計方向に揺動させると、リフト量は特性１の高リフト状態から特性３の低リフト状態へと連続的に変化する。

また特性２および特性４は、連結機構７０で第１、第２サブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌを分離してプロファイルの小さい第２動弁カム１８Ｌ，１８Ｌで吸気弁１６，１６を駆動する状態であり（図８参照）、バルブリフト可変機構１７でコントロールアーム２３を図５の状態から図８に状態へと時計方向に揺動させると、リフト量は特性２の高リフト状態から特性４の低リフト状態へと連続的に変化する。

本実施の形態では、エンジンの始動時を除く通常運転時には、連結機構７０で第１、第２サブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌを分離して第２動弁カム１８Ｌ，１８Ｌで吸気弁１６，１６を駆動しつつ、バルブリフト可変機構１７で低負荷時にはリフト量を減少方向に制御し（特性４参照）、高負荷時にはリフト量を増加方向に制御する（特性２参照）。これにより、エンジンの出力性能を確保することができる。

一方、エンジンの始動時には、連結機構７０で第１、第２サブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌを連結して第１動弁カム１８Ｈで吸気弁１６，１６を駆動しつつ、バルブリフト可変機構１７でリフト量を始動リフトに制御する（特性５参照）。

その理由は以下の通りである。エンジンの運転中にバルブリフト可変機構１７のアクチュエータである電動モータ５８が失陥したような場合に、エンジン出力が運転者の意思に反して増加しないように、バルブリフト可変機構１７は吸気弁１６，１６のリフト量が最低リフト量になるように設定されるため（図７参照）、電動モータ５８が作動しなくなるエンジンの停止にも吸気弁１６，１６のリフト量が最低リフト量になる。従って、エンジンの始動時には、バルブリフト可変機構１７の電動モータ５８を作動させて吸気弁１６，１６のリフト量を最低リフト量から始動リフト量（始動に必要な吸入空気量が得られるリフト量）まで速やかに増加させる必要がある。

ところで、エンジンの始動に必要な吸入空気量が得られるリフト量を小さくできれば、バルブリフト可変機構１７の電動モータ５８の必要作動量を減少させ、電動モータ５８の負荷を低減しながら速やかに始動リフト量を確保することができる。このとき吸気バルブ１６，１６の開角が大きければ，少ないリフト量でエンジンの始動に必要な吸入空気量が得ることができるため、本実施の形態ではエンジンの始動時にプロファイルが大きい（開角が大きい）第１動弁カム１８Ｈを用いている。

これを図９で説明すると、エンジンの停止時には吸気弁１６，１６は特性３のハイバルブタイミングで低リフトの状態にある。そこからバルブリフト可変機構１７でリフト量を僅かに増加させて特性５に移行させるだけで、電動モータ５８に大きな負荷を掛けることなく速やかにエンジンの始動に必要な吸入空気量を確保し、エンジンの始動性能を高めることができる。

尚、エンジンの停止時にはオイルポンプも停止するため，切換機構７０への制御油圧の供給も停止する。このとき、図５に示すように、第１〜第３ピン６４〜６６はコイルばね６９の弾発力で油室６８側に移動するため第１〜第３サブカム２１Ｈ，２１Ｌ，２１Ｌは一体に連結されてハイバルブタイミング状態が自動的に実現される。

また図９における特性６は排気弁のリフト特性を示すものであり、その排気弁の開弁時期は始動時の吸気弁１６，１６の開弁時期と重なっており（斜線部参照）、いわゆるバルブオーバーラップ期間が形成されている。これにより、エンジン始動時のコンプレッションが過剰に高まらないようにし、ノッキングの発生を抑制してエンジンの始動性能を一層高めることができる。

また図９における特性１の状態、つまり吸気弁１６，１６のリフト量が最大になるように連結機構７０でハイバルブタイミング状態とし、かつバルブリフト可変機構１７で高リフト状態としたとき、リフトした吸気弁１６，１６がピストンの頂面と干渉する可能性があるが、本実施の形態では特性１の状態は使用しないため、つまり連結機構７０でハイバルブタイミング状態としたときにはバルブリフト可変機構１７は吸気弁１６，１６のリフト量を始動リフト量（特性５参照）以上にしないため、吸気弁１６，１６がピストンの頂面と干渉する虞はない。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態ではコントロールアーム２３を揺動させる駆動手段２４を駆動ギヤ５７およびセクタギヤ５９で構成しているが、その駆動手段２４をカムおよびカムフォロアで構成しても良い。

エンジンの可変動弁機構の側面図 図１の２−２線断面図 図２の３−３線断面図（コントロールアームの高リフト状態） エンジンの可変動弁機構の要部分解斜視図 図１の５−５線断面図（３個のサブカムを結合した状態） 図２の６−６線断面図 図３に対応する作用説明図（コントロールアームの低リフト状態） 図５に対応する作用説明図（３個のサブカムを分離した状態） 吸気弁のバルブタイミングおよびリフト量を示すグラフ

符号の説明

１６ 吸気弁
１７ バルブリフト可変機構
１８Ｈ 第１動弁カム
１８Ｌ 第２動弁カム
１９ カムシャフト
２１Ｈ 第１サブカム（第１動弁機構）
２１Ｌ 第２サブカム（第２動弁機構）
２３ コントロールアーム
３８ 支軸
５６ コントロールシャフト
７０ 連結機構

Claims (4)

1. カムシャフト（１９）に設けられた第１動弁カム（１８Ｈ）および第２動弁カム（１８Ｌ）と、
   前記第１動弁カム（１８Ｈ）により作動して吸気弁（１６）を開閉駆動する第１動弁機構（２１Ｈ）と、
   前記第２動弁カム（１８Ｌ）により作動して前記吸気弁（１６）を開閉駆動する第２動弁機構（２１Ｌ）と、
   前記第１、第２動弁機構（２１Ｈ，２１Ｌ）の一方を前記吸気弁（１６）に選択的に連結する連結機構（７０）と、
   コントロールシャフト（５６）で前記第１、第２動弁機構（２１Ｈ，２１Ｌ）の位置を変化させることにより前記吸気弁（１６）のリフト量を連続的に変化させるバルブリフト可変機構（１７）と、
   を備えた可変動弁機構であって、
   前記第１動弁カム（１８Ｈ）の最大リフト量および開角は前記第２動弁カム（１８Ｌ）の最大リフト量および開角よりも大きく設定され、
   エンジンの停止時には前記バルブリフト可変機構（１７）で前記吸気弁（１６）を最小リフト量に制御し、
   エンジンの始動時には前記第１動弁カム（１８Ｈ）および前記第１動弁機構（２１Ｈ）で前記吸気弁（１６）を開閉駆動するとともに前記バルブリフト可変機構（１７）で前記吸気弁（１６）を前記最小リフト量から所定リフト量に増加させることを特徴とするエンジンの可変動弁機構。
2. 前記第１動弁カム（１８Ｈ）による前記吸気弁（１６）の開弁期間は排気弁の開弁期間とオーバラップすることを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの可変動弁機構。
3. 前記第１動弁機構（２１Ｈ）はエンジンの始動時のみに作動することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のエンジンの可変動弁機構。
4. 前記コントロールシャフト（５６）により揺動するコントロールアーム（２３）に、前記第１、第２動弁機構を構成する第１、第２サブカム（２１Ｈ，２１Ｌ）を支軸（３８）を介して揺動自在に支持し、前記支軸（３８）内に前記連結機構（７０）を配置したことを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のエンジンの可変動弁機構。

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