JP2009228640A - エンジンの動弁機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンの広い回転域において２個の吸気弁あるいは２個の排気弁のバルブ特性を好適に制御できるようにする。
【解決手段】 第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂのうち、第１吸気弁１６Ａのリフト特性の中心位相に対して第２吸気弁１６Ｂのリフト特性の中心位相を変更する位相変更手段と、第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂのリフト量を変更するリフト量変更手段とを設けたので、位相変更手段で第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂのリフト特性の中心位相を独立して変更することができるだけでなく、リフト量変更手段で第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂのバルブリフトを変更することができ、エンジンの広い回転域においてバルブ特性を好適に制御することができる。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、２個の吸気弁あるいは２個の排気弁のバルブリフトおよびバルブタイミングを変更可能なエンジンの動弁機構に関する。

２個の吸気弁あるいは２個の排気弁である第１、第２機関弁のうち、第１機関弁のリフト特性の中心位相に対して第２機関弁のリフト特性の中心位相を変更可能なエンジンの動弁機構が、下記特許文献１により公知である。
特開昭６０−２４７００８号公報 特許第２８０００３６号公報

ところで、エンジンの低回転時に吸気弁のバルブタイミング（開弁期間の位相）を遅角すると、吸気弁が閉じるタイミングが遅くなるため、シリンダ内に吸入した新気の一部をインテークマニホールドに戻すことで吸入空気量を制限しつつインテークマニホールドの圧力を増加させ、インテークマニホールドの負圧によるポンピングロスを低減することができる。しかしながら、そのようにすると前記遅角によって排気弁の開弁期間の終了時と吸気弁の開弁期間の開始時とが重複するバルブオーバーラップ期間が消滅してしまい、燃焼室が一時的に密閉されてポンピングロスが増加することで燃費が悪化する問題が発生してしまう。またエンジンの高回転時に高出力を確保するためには、吸気弁のバルブタイミングの遅角は不必要となり、遅角をせずに吸気弁を大リフト量で開閉することが望ましい。従って、低回転時にはバルブオーバーラップ期間を確保しながら吸気弁の閉弁タイミングを遅らせ、高回転時には吸気弁を遅角せずに大リフト量で開閉することが望ましい。

しかしながら、上記特許文献１および特許文献２に記載されたものは、吸気弁のバルブタイミングだけを変更するものであってバルブリフトを変更できないため、低回転時および高回転時の両方に適したバルブ特性を得ることができないという問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジンの広い回転域において２個の吸気弁あるいは２個の排気弁のバルブ特性を好適に制御できるようにす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、エンジンの２個の吸気弁あるいは２個の排気弁である第１、第２機関弁のうち、前記第１機関弁のリフト特性の中心位相に対して前記第２機関弁のリフト特性の中心位相を変更する位相変更手段と、前記第１、第２機関弁のリフト量を変更するリフト量変更手段とを備えることを特徴とするエンジンの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、前記位相変更手段は、前記エンジンの負荷が低いときほど、前記第１機関弁のリフト特性の中心位相に対して第２機関弁のリフト特性の中心位相を遅角するとともに、前記リフト量変更手段は、前記エンジンの回転数が所定値以上のときには、前記第１、第２機関弁のリフト量を増加させることを特徴とするエンジンの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２の構成に加えて、前記リフト量変更手段は、前記エンジンの回転数が所定値以上のときには、前記負荷の大小に関わらずに前記第１、第２機関弁のリフト量を増加させることを特徴とするエンジンの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、前記エンジンは、第１、第２カムシャフトと、前記第１、第２機関弁を開閉駆動する複数のロッカーアームとを備え、前記リフト量変更手段は、前記複数のロッカーアームの連結状態を第１連結状態および第２連結状態に切り換え可能であり、前記第１連結状態において、前記第１、第２機関弁は前記第１カムシャフトにより駆動され、かつ前記第２連結状態において、前記第１機関弁は前記第２カムシャフトにより駆動されるとともに前記第２機関弁は前記第１カムシャフトにより駆動され、前記位相変更手段は、前記第１カムシャフトに設けられ、クランクシャフトの位相に対する前記第１カムシャフトの位相を変化させることを特徴とするエンジンの動弁機構が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項４の構成に加えて、前記リフト量変更手段は、前記複数のロッカーアーム内に形成されたピン孔に摺動自在に嵌合する複数のピンを備え、前記ピン孔内で前記ピンを摺動させることで前記第１連結状態および前記第２連結状態に切り換え可能であり、前記ピン孔および前記ピンは、前記第１、第２連結状態の切換過程において、前記第１連結状態において前記第１カムシャフトに接続されて前記第１、第２機関弁を駆動するロッカーアームと、前記第２連結状態において前記第２カムシャフトに接続されて前記第１機関弁を駆動するロッカーアームとを結合しないように配置されることを特徴とするエンジンの動弁機構が提案される。

尚、実施の形態の第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂはそれぞれ本発明の第１、第２機関弁に対応し、実施の形態の吸気カムシャフト２４は本発明の第１カムシャフトに対応し、実施の形態の排気カムシャフト２５は本発明の第２カムシャフトに対応し、実施の形態の吸気第２ロッカーアーム３３、吸気高速ロッカーアーム３４、吸気第１ロッカーアーム３６、吸気低速従動ロッカーアーム３７および吸気低速ロッカーアーム３７′は本発明のロッカーアームに対応し、実施の形態の第１〜第４ピン５４〜５７、第１〜第５ピン６１〜６５および第３ピン７０は本発明のピンに対応する。

請求項１の構成によれば、第１、第２機関弁のうち、第１機関弁のリフト特性の中心位相に対して第２機関弁のリフト特性の中心位相を変更する位相変更手段と、第１、第２機関弁のリフト量を変更するリフト量変更手段とを設けたので、位相変更手段で第１、第２機関弁のリフト特性の中心位相を独立して変更することができるだけでなく、リフト量変更手段で第１、第２機関弁のバルブリフトを変更することができ、エンジンの広い回転域においてバルブ特性を好適に制御することができる。

また請求項２の構成によれば、位相変更手段は、エンジンの負荷が低いときほど、第１機関弁のリフト特性の中心位相に対して第２機関弁のリフト特性の中心位相を遅角するので、第１機関弁でバルブオーバーラップ期間を確保してポンピングロスを低減しながら、第２機関弁のリフト特性の中心位相を遅角して燃費の向上に寄与することができる。またリフト量変更手段は、エンジンの回転数が所定値以上のときに第１、第２機関弁のリフト量を増加させるので、エンジンの高回転時に高出力を確保することができる。

また請求項３の構成によれば、エンジンの回転数が所定値以上のときには、負荷の大小に関わらずに第１、第２機関弁のリフト量を増加させるので、エンジンの高回転時に充分な高出力を確保することができる。

また請求項４の構成によれば、リフト量変更手段は、第１、第２機関弁を開閉駆動する複数のロッカーアームの連結状態を第１連結状態および第２連結状態に切り換え可能であり、第１連結状態において、第１、第２機関弁は第１カムシャフトにより駆動され、かつ第２連結状態において、第１機関弁は第２カムシャフトにより駆動されるとともに第２機関弁は第１カムシャフトにより駆動され、位相変更手段は、第１カムシャフトに設けられ、クランクシャフトの位相に対する第１カムシャフトの位相を変化させるので、第１、第２機関弁のバルブリフトの変更およびバルブタイミングの変更を簡単な構造で確実に行うことができる。

また請求項５の構成によれば、リフト量変更手段は、複数のロッカーアーム内に形成されたピン孔に嵌合する複数のピンを摺動させることで第１連結状態および第２連結状態を切り換え可能であり、ピン孔およびピンは、第１、第２連結状態の切換過程において、第１連結状態において第１カムシャフトに接続されて第１、第２機関弁を駆動するロッカーアームと、第２連結状態において第２カムシャフトに接続されて第１機関弁を駆動するロッカーアームとを結合しないように配置されるので、第１機関弁が第１、第２カムシャフトの両方により異なるバルブリフトで駆動されて動弁機構が損傷する事態を未然に回避することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図１０は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１はエンジンのシリンダヘッド部の縦断面図、図２は図１の２方向矢視図、図３は可変動弁機構の斜視図、図４は図２の４−４線断面図、図５は図２の５−５線断面図、図６は図２の６−６線断面図、図７は図２の７−７線断面図、図８は図１の８−８線断面図（高回転時）、図９は図８に対応する図（低回転時）、図１０は吸気弁および排気弁のバルブリフトおよびバルブタイミングの特性を示す図である。

図１〜図３に示すように、エンジンＥのシリンダブロック１１の頂面にシリンダヘッド１２が結合されており、シリンダブロック１１に設けたシリンダ１３にピストン１４が摺動自在に嵌合する。ピストン１４の頂面に臨むようにシリンダヘッド１２の下面に形成された燃焼室１５に各２個の吸気弁孔１２ａ，１２ａおよび排気弁孔１２ｂ，１２ｂが開口しており、吸気弁孔１２ａ，１２ａに連なる吸気ポート１２ｃおよび排気弁孔１２ｂ，１２ｂに連なる排気ポート１２ｄがシリンダヘッド１２の内部に形成される。

吸気弁孔１２ａ，１２ａを開閉する第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂがシリンダヘッド１２に設けたバルブガイド１７，１７に摺動自在に支持され、吸気弁スプリング１８，１８で閉弁方向に付勢される。また排気弁孔１２ｂ，１２ｂを開閉する第１、第２排気弁１９Ａ，１９Ｂがシリンダヘッド１２に設けたバルブガイド２０，２０に摺動自在に支持され、排気弁スプリング２１，２１で閉弁方向に付勢される。

シリンダヘッド１２の頂面に結合されたカムシャフトホルダ２２およびカムシャフトキャップ２３間に、吸気カムシャフト２４および排気カムシャフト２５が回転自在に支持される。吸気カムシャフト２４の軸端に設けた吸気スプロケット２６と、排気カムシャフト２５の軸端に設けた排気スプロケット２７と、クランクシャフトの軸端に設けたクランクスプロケット（図示せず）とにタイミングチェーン２８が巻き掛けられており、吸気カムシャフト２４および排気カムシャフト２５はクランクシャフトの２分の１の回転数で同方向に回転する。

吸気スプロケット２６と吸気カムシャフト２４との間に、第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂの位相を変更する周知の位相変更手段２９が設けられる。位相変更手段２９は、吸気スプロケット２６と吸気カムシャフト２４との相対的な位相を液圧により変更するもので、吸気スプロケット２６の位相に対して吸気カムシャフト２４の位相を遅角することで第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂのバルブタイミングを遅角し、逆に吸気スプロケット２６の位相に対して吸気カムシャフト２４の位相を進角することで第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂのバルブタイミングを進角することができる。

カムシャフトホルダ２２に吸気ロッカーシャフト３０および排気ロッカーシャフト３１が固定される。吸気カムシャフト２４の下方に位置する吸気ロッカーシャフト３０には、第２吸気弁１６Ｂのステムエンドに当接するアジャストスクリュー３２を有する吸気第２ロッカーアーム３３と、その吸気第２ロッカーアーム３３に隣接する吸気高速ロッカーアーム３４と、その吸気高速ロッカーアーム３４に隣接して第１吸気弁１６Ａのステムエンドに当接するアジャストスクリュー３５を有する吸気第１ロッカーアーム３６と、その吸気第１ロッカーアーム３６に隣接する吸気低速従動ロッカーアーム３７とが揺動自在に支持される。

また排気カムシャフト２５の下方に位置する排気ロッカーシャフト３１には、第１、第２排気弁１９Ａ，１９Ｂのステムエンドに当接するアジャストスクリュー３８，３８を有する排気ロッカーアーム３９と、その排気ロッカーアーム３９に隣接する吸気低速駆動ロッカーアーム４０とが揺動自在に支持される。吸気ロッカーシャフト３０および排気ロッカーシャフト３１を超えて相互に接近する方向に延びる吸気低速従動ロッカーアーム３７および吸気低速駆動ロッカーアーム４０は、吸気低速駆動ロッカーアーム４０の上面に吸気低速従動ロッカーアーム３７が当接する状態で、液圧リフタ４１を介して相互に接続される。

図２および図４〜図７か明らかなように、吸気カムシャフト２４には吸気第２ローカム４２および吸気ハイカム４３が設けられるとともに、排気カムシャフト２５には排気カム４４および吸気第１ローカム４５が設けられる。排気カムシャフト２５に設けられているのに吸気第１ローカム４５と名付けられるのは、それが第１吸気弁１６Ａを駆動するからである。

吸気第２ロッカーアーム３３は、それに設けられたローラ４６が、第２吸気弁１６Ｂの吸気弁スプリング１８の弾発力で吸気第２ローカム４２に当接する（図４参照）。吸気高速ロッカーアーム３４は、それに設けられたローラ４７が、ロストモーションスプリング４８の弾発力で吸気ハイカム４３に当接する（図５参照）。吸気第１ロッカーアーム３６は、それに設けられたスリッパ面３６ｂが、第１吸気弁１６Ａの吸気弁スプリング１８の弾発力で吸気カムシャフト２４のベース円４９に当接する（図６参照）。吸気低速従動ロッカーアーム３７は、それに設けられたスリッパ面３７ｂが、ロストモーションスプリング５０の弾発力で吸気カムシャフト２４のベース円５１に当接する（図７参照）。

また排気ロッカーアーム３９は、それに設けられたローラ５２が、第１、第２排気弁１９Ａ，１９Ｂの排気弁スプリング２１，２１の弾発力で排気カムシャフト２５の排気カム４４に当接する（図５参照）。吸気低速駆動ロッカーアーム４０は、それに設けられたローラ５３が、ロストモーションスプリング５０の弾発力で排気カムシャフト２５の吸気第１ローカム４５に当接する（図７参照）。

次に、図８および図９に基づいて第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂのバルブリフトを変更するリフト量変更手段６０の構造を説明する。

吸気第２ロッカーアーム３３、吸気高速ロッカーアーム３４、吸気第１ロッカーアーム３６および吸気低速従動ロッカーアーム３７の内部にそれぞれピン孔３３ａ，３４ａ，３６ａ，３７ａが同軸かつ同径に形成されており、吸気第２ロッカーアーム３３のピン孔３３ａは空気孔３３ｂを介して大気に連通し、吸気高速ロッカーアーム３４および吸気第１ロッカーアーム３６のピン孔３４ａ，３６ａは軸方向に貫通し、吸気低速従動ロッカーアーム３７のピン孔３７ａは行き止まりに形成される。

前記４個のピン孔３３ａ，３４ａ，３６ａ，３７ａには第１ピン５４、第２ピン５５、第３ピン５６および第４ピン５７がそれぞれ摺動自在に嵌合する。第２ピン５５、第３ピン５６および第４ピン５７は中実であるが、第１ピン５４はカップ状に形成されており、その内部に収納されたスプリング５８で第２ピン５５、第３ピン５６、第４ピン５７の方向に付勢される。吸気低速従動ロッカーアーム３７の行き止まりのピン孔３７ａの底部に液室５９が形成されており、この液室５９は吸気ロッカーシャフト３０の内部に形成された液路３０ａに、吸気低速従動ロッカーアーム３７の内部に形成された液路３７ｃを介して連通する。

しかして、図８に示すように、エンジンＥの高回転時に液室５９に液圧を供給すると、スプリング５８の弾発力に抗して第１ピン５４、第２ピン５５、第３ピン５６および第４ピン５７が図中下側に移動し、第２ピン５５および第３ピン５６によって吸気第２ロッカーアーム３３、吸気高速ロッカーアーム３４および吸気第１ロッカーアーム３６が一体に結合され、吸気低速従動ロッカーアーム３７だけが独立して作動可能に分離される。

一方、図９に示すように、エンジンＥの低回転時に液室５９への液圧の供給を停止すると、スプリング５８の弾発力で第１ピン５４、第２ピン５５、第３ピン５６および第４ピン５７が図中上側に移動し、第３ピン５６によって吸気第１ロッカーアーム３６および吸気低速従動ロッカーアーム３７が一体に結合され、吸気第２ロッカーアーム３３および吸気高速ロッカーアーム３４がそれぞれ独立して作動可能に分離される。

次に、上記構成を備えた第１の実施の形態の作用について説明する。

図１０に示すように、本実施の形態では、エンジンＥの運転状態を、(1) 低回転低負荷時、(2) 低回転高負荷時、(3) 高回転時の三つの場合に分け、各々の状態で第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂを異なるバルブリフトおよびバルブタイミングで制御する。

上記三つの場合のいずれにおいても、第１、第２排気弁１９Ａ，１９Ｂは一定のバルブリフトおよびバルブタイミングで開閉駆動される。即ち、排気カムシャフト２５が回転すると、排気カム４４にローラ５２を押された排気ロッカーアーム３９が排気ロッカーシャフト３１まわりに揺動し、第１、第２排気弁１９Ａ，１９Ｂのステムエンドを押圧することで、第１、第２排気弁１９Ａ，１９Ｂは一定のバルブリフトおよびバルブタイミングで開閉駆動される。

次に、第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂのバルブリフトおよびバルブタイミングの制御を、上記三つの場合についてそれぞれ説明する。
(1) 低回転低負荷時
エンジンＥの低回転低負荷時には、第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂのうち、第１吸気弁１６Ａは第１、第２排気弁１９Ａ，１９Ｂとバルブオーバーラップ期間を有するように、比較的に小バルブリフトで開閉駆動されるとともに、第２吸気弁１６Ｂは第１、第２排気弁１９Ａ，１９Ｂとバルブオーバーラップ期間を有さないようにに、比較的に小バルブリフトで遅角されて駆動される。

即ち、エンジンＥの低回転時には、図９に示すように、液室５９への液圧の供給停止によりスプリング５８の弾発力で第１ピン５４、第２ピン５５、第３ピン５６および第４ピン５７は図中上側に移動し、第３ピン５６によって吸気第１ロッカーアーム３６および吸気低速従動ロッカーアーム３７が一体に結合され、吸気第２ロッカーアーム３３および吸気高速ロッカーアーム３４がそれぞれ独立して作動可能に分離される。

その結果、図６および図７に示すように、第１吸気弁１６Ａは、排気カムシャフト２５→吸気第１ローカム４５→ローラ５３→吸気低速駆動ロッカーアーム４０→液圧リフタ４１→吸気低速従動ロッカーアーム３７→第３ピン５６→吸気第１ロッカーアーム３６→アジャストスクリュー３５の経路で開閉駆動される。一方、図４に示すように、第２吸気弁１６Ｂは、吸気カムシャフト２４→吸気第２ローカム４２→ローラ４６→吸気第２ロッカーアーム３３→アジャストスクリュー３５の経路で開閉駆動される。この低回転低負荷時において、第２吸気弁１６Ｂのバルブタイミングは、位相変更手段２９（図１参照）により、図１０に示すように遅角される。

このとき、図５に示すように、吸気第２ロッカーアーム３３から切り離された吸気高速ロッカーアーム３４は、ロストモーションスプリング４８の弾発力でローラ４７を吸気ハイカム４３に当接させた状態で空動する。
(2) 低回転高負荷時
エンジンＥの低回転高負荷時には、第１吸気弁１６Ａは、上述した低回転低負荷時と同様に、第１、第２排気弁１９Ａ，１９Ｂとバルブオーバーラップ期間を有するように、比較的に小バルブリフトで開閉駆動される。また第２吸気弁１６Ｂも、第１、第２排気弁１９Ａ，１９Ｂとバルブオーバーラップ期間を有するように、比較的に小バルブリフトで通常位置に進角されて開閉駆動される。

即ち、低回転高負荷時には、第１吸気弁１６Ａは、上述した低回転低負荷時と同様に、排気カムシャフト２５の吸気第１ローカム４５により開閉駆動される。一方、第２吸気弁１６Ｂは、上述した低回転低負荷時と同様に、吸気カムシャフト２４の吸気第２ローカム４２により開閉駆動されるが、ただ一つ異なるのは、第２吸気弁１６Ｂのバルブタイミングが第１吸気弁１６Ｂのバルブタイミングと同じになるように、位相変更手段２９により通常位置へと進角されることである。

つまり低回転低負荷時および低回転高負荷時の相違は、第２吸気弁１６Ｂのバルブタイミングが低回転低負荷時には遅角され、低回転高負荷時には通常位置へと進角されることである。
(3) 高回転時
エンジンの高回転時には、第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂは一体になって比較的に高バルブリフトで開閉され、かつ第１、第２排気弁１９Ａ，１９Ｂとの間にバルブオーバーラップ期間が設けられる。

即ち、図８に示すように、エンジンＥの高回転時に液室５９への液圧の供給によりスプリング５８の弾発力に抗して第１ピン５４、第２ピン５５、第３ピン５６および第４ピン５７は図中下側に移動し、第２ピン５５および第３ピン５６によって吸気第２ロッカーアーム３３、吸気高速ロッカーアーム３４および吸気第１ロッカーアーム３６が一体に結合され、吸気低速従動ロッカーアーム３７だけが独立して作動可能に分離される。

その結果、図５に示すように、吸気カムシャフト２４の回転が吸気ハイカム４３→ローラ４７→吸気高速ロッカーアーム３４に伝達される。そして吸気高速ロッカーアーム３４の揺動は、第３ピン５６→吸気第１ロッカーアーム３６→アジャストスクリュー３５の経路で第１吸気弁１６Ａに伝達されるとともに（図６参照）、第２ピン５５→吸気第２ロッカーアーム３３→アジャストスクリュー３２の経路で第２吸気弁１６Ｂに伝達される（図４参照）。従って、エンジンの高回転時には、吸気ハイカム４３によって第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂの両方が比較的に大きいバルブリフトで開閉駆動されることになる。

このとき、吸気第１ロッカーアーム３６から切り離された吸気低速従動ロッカーアーム３７は、ロストモーションスプリング５０によってベース円５１あるいは液圧リフタ４１に押し付けられ、ばたつきが防止される（図７参照）。

ところで、吸気第１ロッカーアーム３６は、図８に示す高回転状態では吸気高速ロッカーアーム３４に第３ピン５６で結合されて駆動され、図９に示す低回転状態では吸気低速従動ロッカーアーム３７に第３ピン５６で結合されて駆動される。従って、第３ピン５６が吸気第１ロッカーアーム３６を吸気高速ロッカーアーム３４および吸気低速従動ロッカーアーム３７の両方に同時に結合する状態が発生すると、吸気第１ロッカーアーム３６は吸気ハイカム４３および吸気第１ローカム４５の両方で同時に駆動されてしまい、吸気ハイカム４３および吸気第１ローカム４５のカム形状の違いにより動弁機構を損傷させる可能性がある。

そこで本実施の形態では、図８および図９に示すように、吸気高速ロッカーアーム３４および吸気低速従動ロッカーアーム３７間の最小距離Ａよりも第３ピン５６の長さＢを小さく設定し（Ｂ＜Ａ）、第３ピン５６が吸気第１ロッカーアーム３６を吸気高速ロッカーアーム３４および吸気低速従動ロッカーアーム３７の両方に同時に結合するのを防止している。

また図８に示す高回転状態で、万一第４ピン５７が吸気第１ロッカーアーム３６に係合した場合や、図９に示す低回転状態で、万一第２ピン５５が吸気第１ロッカーアーム３６に係合した場合にも、吸気ハイカム４３および吸気第１ローカム４５のカム形状の違いにより動弁機構を損傷させる可能性がある。そこで本実施の形態では、図８の高回転状態で、第３ピン５６の一端を吸気第１ロッカーアーム３６の一側面から距離αだけ突出させることで、第４ピン５７は吸気第１ロッカーアーム３６に絶対に係合せず、かつ図９の低回転状態で、第３ピン５６の他端を吸気第１ロッカーアーム３６の他側面から距離βだけ突出させることで、第２ピン５５は吸気第１ロッカーアーム３６に絶対に係合しないように設定している。

以上のように、低回転低負荷時には、第１吸気弁１６Ａのバルブタイミングを遅角せずに第２吸気弁１６Ｂのバルブタイミングだけを遅角するので、第１吸気弁１６Ａでバルブオーバーラップ期間を確保してポンピングロスの低減を可能にしながら、第２吸気弁１６Ｂを遅閉じさせて燃費の向上を図ることができる。しかも第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂの開弁タイミングに差が生じるので、燃焼室１５に吸気のスワールを発生させて燃焼状態の改善を図ることができる。

また低回転高負荷時には、第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂのバルブタイミングを遅角せずに、それらのバルブリフトを低回転時に適した小リフト量に制御することができ、また高回転時には、第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂのバルブタイミングを遅角せずに、それらのバルブリフトを高回転時に適した大リフト量に制御することができる。

図１１および図１２は本発明の第２の実施の形態を示すもので、図１１は前記図８に対応するリフト量変更手段の高回転時の状態を示す図、図１２は前記図９に対応するリフト量変更手段の低回転時の状態を示す図である。

第２の実施の形態は、リフト量変更手段６０の構造が第１の実施の形態と異なっており、その他の構造は第１の実施の形態と同じである。第２の実施の形態のリフト量変更手段６０は、吸気第２ロッカーアーム３３のピン孔３３ａおよび吸気高速ロッカーアーム３４のピン孔３４ａが同軸に設けられており、そこに第１、第２ピン６１，６２が摺動自在に嵌合し、かつ吸気高速ロッカーアーム３４のピン孔３４ａ′、吸気第１ロッカーアーム３６のピン孔３６ａ′および吸気低速従動ロッカーアーム３７のピン孔３７ａ′が同軸に設けられており、そこに第３〜第５ピン６３，６４，６５が摺動自在に嵌合する。

第１ピン６１はカップ状に形成されており、その内部に収納されたスプリング６６で第２ピン６２の方向に付勢される。吸気高速ロッカーアーム３４の行き止まりのピン孔３４ａの底部に液室６７が形成されており、この液室６７は吸気ロッカーシャフト３０の内部に形成された液路３０ａに、吸気高速ロッカーアーム３４の内部に形成された液路３４ｃを介して連通する。

第３ピン６３はカップ状に形成されており、その内部に収納されたスプリング６８で第４ピン６４および第５ピン６５の方向に付勢される。吸気低速従動ロッカーアーム３７の行き止まりのピン孔３７ａ′の底部に液室６９が形成されており、この液室６９は吸気ロッカーシャフト３０の内部に形成された液路３０ａに、吸気低速従動ロッカーアーム３７の内部に形成された液路３７ｄを介して連通する。

しかして、図１１に示すように、エンジンＥの高回転時に液室６７に液圧を供給すると、スプリング６６の弾発力に抗して第１ピン６１および第２ピン６２が図中下側に移動し、第２ピン５５によって吸気第２ロッカーアーム３３および吸気高速ロッカーアーム３４が一体に結合される。これと同時に、液室６９に液圧を供給すると、スプリング６８の弾発力に抗して第３ピン６３、第４ピン６４および第５ピン６５が図中下側に移動し、第４ピン６４によって吸気高速ロッカーアーム３４および吸気第１ロッカーアーム３６が一体に結合され、吸気低速従動ロッカーアーム３７だけが独立して作動可能に分離される。その結果、吸気第２ロッカーアーム３３、吸気高速ロッカーアーム３４および吸気第１ロッカーアーム３６が一体に結合され、吸気低速従動ロッカーアーム３７だけが独立して作動可能に分離される。

一方、図１２に示すように、エンジンＥの低回転時に液室６７への液圧の供給を停止すると、スプリング６６の弾発力で第１ピン６１および第２ピン６２が図中上側に移動し、吸気第２ロッカーアーム３３および吸気高速ロッカーアーム３４が独立して作動可能に分離される。これと同時に、液室６９への液圧の供給を停止すると、スプリング６８の弾発力で第３ピン６３、第４ピン６４および第５ピン６５が図中上側に移動し、第４ピン６４によって吸気第１ロッカーアーム３６および吸気低速従動ロッカーアーム３７が一体に結合され、吸気高速ロッカーアーム３４および吸気第１ロッカーアーム３６が独立して作動可能に分離される。その結果、吸気第２ロッカーアーム３３および吸気高速ロッカーアーム３４が独立して作動可能に分離されるとともに、吸気第１ロッカーアーム３６および吸気低速従動ロッカーアーム３７が一体に結合される。

尚、本実施の形態では液路３４ｃと干渉して吸気高速ロッカーアーム３４にローラ４７（図８および図９参照）を設けることができないため、図示せぬスリッパがローラ４７の役目を果たしている。但し、液路３４ｃをローラ支持孔と干渉しないように形成すれば、ローラを設けることも可能である。

本実施の形態によっても、吸気高速ロッカーアーム３４および吸気低速従動ロッカーアーム３７間の最小距離Ａよりも第４ピン６４の長さＢを小さく設定し（Ｂ＜Ａ）、第４ピン６４が吸気第１ロッカーアーム３６を吸気高速ロッカーアーム３４および吸気低速従動ロッカーアーム３７の両方に同時に結合するのを防止している。また第５ピン６５を吸気第１ロッカーアーム３６に絶対に係合しない長さに設定し、かつ第３ピン６３を吸気第１ロッカーアーム３６に絶対に係合しない長さに設定している。これにより、吸気第１ロッカーアーム３６が吸気高速ロッカーアーム３４および吸気低速従動ロッカーアーム３７の両方に同時に結合される状態が発生しないようにし、吸気ハイカム４３および吸気第１ローカム４５のカム形状の違いにより動弁機構が損傷するのを防止することができる。

以上のように、第２の実施の形態のリフト量変更手段６０によっても、第１の実施の形態のリフト量変更手段６０と同様の作用効果を達成することができる。

図１３および図１４は本発明の第３の実施の形態を示すもので、図１３は前記図８に対応するリフト量変更手段の高回転時の状態を示す図、図１４は前記図９に対応するリフト量変更手段の低回転時の状態を示す図である。

第３の実施の形態は、リフト量変更手段６０の構造が第１の実施の形態と異なっており、その他の構造は第１の実施の形態の同じである。第３の実施の形態のリフト量変更手段６０は、吸気第２ロッカーアーム３３のピン孔３３ａおよび吸気高速ロッカーアーム３４のピン孔３４ａが同軸に設けられており、そこに第１、第２ピン６１，６２が摺動自在に嵌合する。この構造は第２の実施の形態と同じである。吸気高速ロッカーアーム３４のピン孔３４ａ′、吸気第１ロッカーアーム３６のピン孔３６ａ′および吸気低速従動ロッカーアーム３７のピン孔３７ａ′が同軸に設けられており、そこに第３ピン７０が摺動自在に嵌合する。

第１ピン６１はカップ状に形成されており、その内部に収納されたスプリング６６で第２ピン６２の方向に付勢される。吸気高速ロッカーアーム３４の行き止まりのピン孔３４ａの底部に液室６７が形成されており、この液室６７は吸気ロッカーシャフト３０の内部に形成された液路３０ａに、吸気高速ロッカーアーム３４の内部に形成された液路３４ｃを介して連通する。この構造は第２の実施の形態と同じである。

第３ピン７０は大径部７０ａ、中径部７０ｂ、第１小径部７０ｃおよび第２小径部７０ｄが形成されており、第１小径部７０ｃは空気孔３４ｂが形成された吸気高速ロッカーアーム３４のピン孔３４ａ′と同径であり、第２小径部７０ｄは空気孔３７ｇが形成された吸気低速従動ロッカーアーム３７のピン孔３７ａ′と同径である。第３ピン７０の大径部７０ａは吸気第１ロッカーアーム３６のピン孔３６ａ′に摺動自在に嵌合し、中径部７０ｂの外周に配置されたスプリング７２の一端がピン孔３６ａ′の内周に設けたサークリップ７３に係止され、他端が大径部７０ａに係止される。そして吸気第１ロッカーアーム３６の内部に第２小径部７０ｄの外周を囲む液室７５が形成されており、この液室７５は吸気ロッカーシャフト３０の内部に形成された液路３０ａに、吸気第１ロッカーアーム３６の内部に形成された液路３６ｃを介して連通する。

しかして、図１３に示すように、エンジンＥの高回転時に液室６７に液圧を供給すると、スプリング６６の弾発力に抗して第１ピン６１および第２ピン６２が図中下側に移動し、第２ピン６２によって吸気第２ロッカーアーム３３および吸気高速ロッカーアーム３４が一体に結合される。これと同時に、液室７５に液圧を供給すると、スプリング７２の弾発力に抗して第３ピン７０が図中下側に移動し、第１小径部７０ｃによって吸気高速ロッカーアーム３４が一体に結合され、第２小径部７０ｄによって吸気低速従動ロッカーアーム３７だけが独立して作動可能に分離される。その結果、吸気第２ロッカーアーム３３、吸気高速ロッカーアーム３４および吸気第１ロッカーアーム３６が一体に結合され、吸気低速従動ロッカーアーム３７だけが独立して作動可能に分離される。

一方、図１４に示すように、エンジンＥの低回転時に液室６７への液圧の供給を停止すると、スプリング６６の弾発力で第１ピン６１および第２ピン６２が図中上側に移動し、吸気第２ロッカーアーム３３および吸気高速ロッカーアーム３４が独立して作動可能に分離される。これと同時に、液室７５への液圧の供給を停止すると、スプリング７２の弾発力で第３ピン７０が図中上側に移動し、第１小径部７０ｃによって吸気高速ロッカーアーム３４が独立して作動可能に分離され、第２小径部７０ｄによって吸気低速従動ロッカーアーム３７が一体に結合される。その結果、吸気第２ロッカーアーム３３および吸気高速ロッカーアーム３４が独立して作動可能に分離されるとともに、吸気第１ロッカーアーム３６および吸気低速従動ロッカーアーム３７が一体に結合される。

本実施の形態によっても、吸気高速ロッカーアーム３４および吸気低速従動ロッカーアーム３７間の最小距離Ａよりも第３ピン７０の長さＢを小さく設定し（Ｂ＜Ａ）、第３ピン７０が吸気第１ロッカーアーム３６を吸気高速ロッカーアーム３４および吸気低速従動ロッカーアーム３７の両方に同時に結合するのを防止している。これにより、吸気第１ロッカーアーム３６が吸気高速ロッカーアーム３４および吸気低速従動ロッカーアーム３７の両方に同時に結合される状態が発生しないようにし、吸気ハイカム４３および吸気第１ローカム４５のカム形状の違いにより動弁機構が損傷するのを防止することができる。

以上のように、第３の実施の形態のリフト量変更手段６０によっても、第１の実施の形態のリフト量変更手段６０と同様の作用効果を達成することができる。

次に、図１５に基づいて本発明の第４の実施の形態を説明する。第４の実施の形態は、排気カムシャフト２５により作動して吸気低速従動ロッカーアーム３７を駆動する吸気低速駆動ロッカーアーム４０の構造において第１の実施の形態と異なっており、その他の構造は第１の実施の形態と同じである。

第４の実施の形態の吸気低速駆動ロッカーアーム４０は排気ロッカーシャフト３１に枢支されておらず、その一端が液圧リフタ７６に枢支され、その他端が吸気低速従動ロッカーアーム３７に当接し、その中間部に設けたローラ７７が排気カムシャフト２５に設けた吸気第１ローカム４５に当接する。

従って、エンジンＥの低回転時に、第１吸気弁１６Ａは、排気カムシャフト２５→吸気第１ローカム４５→ローラ７７→吸気低速駆動ロッカーアーム４０→吸気低速従動ロッカーアーム３７→第３ピン５６→第１吸気ロッカーアーム３６→アジャストスクリュー３５の経路で開閉駆動される。

この第４の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。

次に、図１６に基づいて本発明の第５の実施の形態を説明する。第１の実施の形態では、排気カムシャフト２５により吸気低速駆動ロッカーアーム４０および吸気低速従動ロッカーアーム３７を介して第１吸気弁１６Ａを駆動しているが、第５の実施の形態では吸気低速駆動ロッカーアーム４０および吸気低速従動ロッカーアーム３７の代わりに単一の吸気低速ロッカーアーム３７′を用いている。

即ち、吸気ロッカシャフト３０に「へ」字状の吸気低速ロッカーアーム３７′の屈曲部が枢支されており、その一端に設けたローラ７８が排気カムシャフト２５の吸気第１ローカム４５に当接する。

この第５の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。

次に、図１６に基づいて本発明の第６の実施の形態を説明する。

上述した第１〜第５の実施の形態では第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂのうちの第２吸気弁１６Ｂのバルブタイミングを遅角しているが、本実施の形態では第１、第２排気弁１９Ａ，１９Ｂのうちの第２排気弁１９Ｂのバルブタイミングを遅角するとともに、第２排気弁１９Ｂのバルブタイミングの遅角に合わせて第１、第２吸気弁１６Ａ，１６Ｂのうちの第２吸気弁１６Ｂのバルブタイミングを遅角し、第１吸気弁１６Ａはバルブタイミングを変更せずに休止させる（バルブリフトを０にする）ようになっている。

その結果、吸気行程の前半で第２排気弁１９Ｂを開弁させ、大量のＥＧＲガスをシリンダに吸入して燃費の向上を図ることができるだけでなく、前記ＥＧＲガスは燃焼直後の高温のものであるため、それに続く吸気行程の後半で開弁する第２吸気弁１９Ｂの開弁によりシリンダに新気を導入することで、混合気の成層させて燃焼を安定させることができる。

第１の実施の形態に係るエンジンのシリンダヘッド部の縦断面図 図１の２方向矢視図 可変動弁機構の斜視図 図２の４−４線断面図 図２の５−５線断面図 図２の６−６線断面図 図２の７−７線断面図 図１の８−８線断面図（高回転時） 図８に対応する図（低回転時） 吸気弁および排気弁のバルブリフトおよびバルブタイミングの特性を示す図 第２の実施の形態に係る、前記図８に対応する図 同じく、前記図９に対応する図 第３の実施の形態に係る、前記図８に対応する図 同じく、前記図９に対応する図 第４の実施の形態に係る、前記図７に対応する図 第５の実施の形態に係る、前記図７に対応する図 第６の実施の形態に係る、吸気弁および排気弁のバルブタイミングを示す図

符号の説明

Ｅ エンジン
１６Ａ 第１吸気弁（第１機関弁）
１６Ｂ 第２吸気弁（第２機関弁）
２４ 吸気カムシャフト（第１カムシャフト）
２５ 排気カムシャフト（第２カムシャフト）
２９ 位相変更手段
３３ 吸気第２ロッカーアーム（ロッカーアーム）
３４ 吸気高速ロッカーアーム（ロッカーアーム）
３６ 吸気第１ロッカーアーム（ロッカーアーム）
３７ 吸気低速従動ロッカーアーム（ロッカーアーム）
３７′ 吸気低速ロッカーアーム（ロッカーアーム）
５４ 第１ピン（ピン）
５５ 第２ピン（ピン）
５６ 第３ピン（ピン）
５７ 第４ピン（ピン）
６０ リフト量変更手段
６１ 第１ピン（ピン）
６２ 第２ピン（ピン）
６３ 第３ピン（ピン）
６３ 第４ピン（ピン）
６５ 第５ピン（ピン）
７０ 第３ピン（ピン）

Claims (5)

1. エンジン（Ｅ）の２個の吸気弁あるいは２個の排気弁である第１、第２機関弁（１６Ａ，１６Ｂ）のうち、前記第１機関弁（１６Ａ）のリフト特性の中心位相に対して前記第２機関弁（１６Ｂ）のリフト特性の中心位相を変更する位相変更手段（２９）と、前記第１、第２機関弁（１６Ａ，１６Ｂ）のリフト量を変更するリフト量変更手段（６０）とを備えることを特徴とするエンジンの動弁機構。
2. 前記位相変更手段（２９）は、前記エンジン（Ｅ）の負荷が低いときほど、前記第１機関弁（１６Ａ）のリフト特性の中心位相に対して第２機関弁（１６Ｂ）のリフト特性の中心位相を遅角するとともに、
   前記リフト量変更手段（６０）は、前記エンジン（Ｅ）の回転数が所定値以上のときには、前記第１、第２機関弁（１６Ａ，１６Ｂ）のリフト量を増加させることを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの動弁機構。
3. 前記リフト量変更手段（６０）は、前記エンジン（Ｅ）の回転数が所定値以上のときには、前記負荷の大小に関わらずに前記第１、第２機関弁（１６Ａ，１６Ｂ）のリフト量を増加させることを特徴とする、請求項２に記載のエンジンの動弁機構。
4. 前記エンジン（Ｅ）は、第１、第２カムシャフト（２４，２５）と、前記第１、第２機関弁（１６Ａ，１６Ｂ）を開閉駆動する複数のロッカーアーム（３３，３４，３６，３７、３７′）とを備え、
   前記リフト量変更手段（６０）は、前記複数のロッカーアーム（３３，３４，３６，３７，３７′）の連結状態を第１連結状態および第２連結状態に切り換え可能であり、
   前記第１連結状態において、前記第１、第２機関弁（１６Ａ，１６Ｂ）は前記第１カムシャフト（２４）により駆動され、かつ前記第２連結状態において、前記第１機関弁（１６Ａ）は前記第２カムシャフト（２５）により駆動されるとともに前記第２機関弁（１６Ｂ）は前記第１カムシャフト（２４）により駆動され、
   前記位相変更手段（２９）は、前記第１カムシャフト（２４）に設けられ、クランクシャフトの位相に対する前記第１カムシャフト（２４）の位相を変化させることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のエンジンの動弁機構。
5. 前記リフト量変更手段（６０）は、前記複数のロッカーアーム（３３，３４，３６，３７，３７′）内に形成されたピン孔に摺動自在に嵌合する複数のピン（５４〜５７，６１〜６５，７０）を備え、前記ピン孔内で前記ピン（５４〜５７，６１〜６５，７０）を摺動させることで前記第１連結状態および前記第２連結状態に切り換え可能であり、
   前記ピン孔および前記ピン（５４〜５７，６１〜６５，７０）は、前記第１、第２連結状態の切換過程において、前記第１連結状態において前記第１カムシャフト（２４）に接続されて前記第１、第２機関弁（１６Ａ，１６Ｂ）を駆動するロッカーアーム（３４）と、前記第２連結状態において前記第２カムシャフト（２５）に接続されて前記第１機関弁（１６Ａ）を駆動するロッカーアーム（３７，３７′）とを結合しないように配置されることを特徴とする、請求項４に記載のエンジンの動弁機構。

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