JP2012167593A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、内燃機関の可変動弁装置に関し、カムを切り替えるためのアクチュエータの作動負荷を抑制しつつ、カムを段階的に切り替え可能とすることを目的とする。
【解決手段】吸気カム軸４６と、吸気カム軸４６によって軸方向の移動自在かつ回転方向の移動が拘束された態様で支持され、第１吸気カム５０と、第１吸気カム５０の隣に配置される第２吸気カム５２と、第２吸気カム５２の反対側において第１吸気カム５０の隣に配置される第３吸気カム５４とを備える吸気カムユニット４８とを備える。吸気弁２８と機械的に連結される対象となる吸気カムを切り替える吸気カム切替機構５８を備える。第１吸気カム５０は、第１〜第３吸気カム５０〜５４のうち、内燃機関１０の運転中に最も使用頻度の高いカムであり、第２吸気カム５２は、低温時（主に始動時）に使用されるカムであり、第３吸気カム５４は、第１吸気カム５０に次いで使用頻度の高いカムである。
【選択図】図２

Description

この発明は、内燃機関の可変動弁装置に係り、特に、カムを段階的に切り替える構成を備えるうえで好適な内燃機関の可変動弁装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、３種類のカムを段階的に切り替え可能な内燃機関の可変動弁装置が開示されている。より具体的には、この従来の可変動弁装置では、上記３種類のカムが設けられたカムキャリア（カムユニット）が、軸方向には移動自在で回転方向には拘束された態様でカム軸に取り付けられている。また、上記可変動弁装置は、カムキャリアの外周面に形成されたガイド溝と、当該ガイド溝に挿脱自在な３本の可動子（係合部）を有する電動アクチュエータとを備えている。そして、上記可変動弁装置では、これら３本の可動子のうちの何れか１本の可動子をガイド溝に係合させることによって、カムキャリアの軸方向位置を変化させ、バルブと機械的に連結される対象となるカムを、隣のカムに切り替え可能となっている。

特表２０１０−５２０３９５号公報 特表２００６−５２０８６９号公報

しかしながら、上述した構成を有する従来の可変動弁装置では、中央に配置されるカムとの間での切り替えではなく、両端の２つのカム同士の切り替えが要求された場合には、ガイド溝への可動子の挿入に伴うカムキャリアの軸方向の変位動作が２回必要となる。このため、このような切り替え時には、カムの切り替えの応答性を良好に確保することが難しい。そして、これら３つのカムのうちの両端側の２つのカムが内燃機関の運転中に使用頻度の高いカムの組み合わせであった場合には、電動アクチュエータの作動負荷が高くなる。その結果、電動アクチュエータの消費電力が増加し、内燃機関の燃費悪化や当該電動アクチュエータの発熱による信頼性低下が懸念される。

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、カムを切り替えるためのアクチュエータの作動負荷を抑制しつつ、カムを段階的に切り替え可能とする内燃機関の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、内燃機関の可変動弁装置であって、
回転駆動されるカム軸と、
前記カム軸によって軸方向の移動自在かつ回転方向の移動が拘束された態様で支持され、第１カムと、当該第１カムの隣に配置される第２カムと、当該第２カムの反対側において前記第１カムの隣に配置される第３カムとを備えるカムユニットと、
吸気弁もしくは排気弁と機械的に連結される対象となるカムを、前記第１カムと前記第２カム、または前記第１カムと前記第３カムとの間で切り替えるカム切替機構と、
を備え、
前記カム切替機構は、
前記カムユニットの外周面に形成されたガイドレールと、
前記ガイドレールに係脱可能な複数の係合部を有し、当該複数の係合部のうちの１つを選択的に前記ガイドレールに向けて突き出し可能なアクチュエータと、
を含み、
前記カム切替機構は、前記複数の係合部の何れかが前記ガイドレールに係合した際に、前記カム軸の回転に伴って前記カムユニットが前記カム軸の軸方向に移動し、前記吸気弁もしくは前記排気弁と機械的に連結される対象となるカムが前記第１カムと前記第２カム、または前記第１カムと前記第３カムとの間で切り替わるように構成されており、
前記第１カムは、前記第１乃至第３カムのうち、内燃機関の運転中に最も使用頻度の高いカムであり、
前記第２カムは、前記内燃機関の低温時に使用されるカムであり、
前記第３カムは、前記第１カムに次いで使用頻度の高いカムであ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、
前記内燃機関の同一気筒に対して第１吸気弁および第２吸気弁として機能する前記バルブが２つ配置されており、かつ、前記第１および第２吸気弁のそれぞれに対して前記第１乃至第３カムが備えられており、
前記第１吸気弁に対応する方の前記第２カムのプロフィールは、前記第２吸気弁が開く前に前記第１吸気弁が排気行程において開閉するように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または第２の発明において、
前記内燃機関の同一気筒に対して第１吸気弁および第２吸気弁として機能する前記バルブが２つ配置されており、かつ、前記第１および第２吸気弁のそれぞれに対して前記第１乃至第３カムが備えられており、
前記第１および第２吸気弁に対応する双方の前記第２カムは、当該第１および第２吸気弁に作用力を付与しないゼロリフトカムであることを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記バルブは、排気弁として機能するものであり、
前記第３カムのプロフィールは、前記排気弁が前記第１カムにより駆動される場合よりも当該排気弁が遅く開くように構成されてい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、
前記内燃機関の同一気筒に対して第１排気弁および第２排気弁として機能する前記バルブが２つ配置されており、かつ、前記第１および第２排気弁のそれぞれに対して前記第１乃至第３カムが備えられており、
前記内燃機関は、
吸入空気を過給するターボ過給機と、
前記ターボ過給機のタービンが途中に配置された第１排気通路と、
前記タービンをバイパスする第２排気通路と、
前記第１排気通路と前記第２排気通路とが合流した後の合流後排気通路に配置され、排気ガスを浄化するための触媒と、を含み、
前記第１排気弁は、前記第１排気通路を開閉するものであり、
前記第２排気弁は、前記第２排気通路を開閉するものであり、
前記第１排気弁に対応する方の前記第２カムは、当該第１排気弁に作用力を付与しないゼロリフトカムであり、
前記第２排気弁に対応する方の前記第２カムは、当該第２排気弁を開閉させるリフトカムであることを特徴とする。

第１の発明によれば、使用頻度の最も高い第１カムが３種類の第１乃至第３カムのうちで中央に配置されているので、内燃機関の運転中には、第１カムが使用される状態を基本状態として、所定のカム切り替え要求に応じて、低温時用の第２カム、または第１カムに次いで使用頻度の高い第３カムが使用されるようになる。その結果、内燃機関の運転中に第１カムが選択されている頻度が高くなるので、カムを切り替える要求が出された際に、カム切替機構を利用したカム切り替え動作が１回で済む確率が高くなる。これにより、上記アクチュエータの作動負荷を抑制しつつ、カムを段階的に切り替えることが可能となる。

第２の発明によれば、低温時（主に始動時）に第２カムが選択された場合には、第２吸気弁が開く前に第１吸気弁が排気行程において開閉するようになる。これにより、いわゆる内部ＥＧＲにより排気行程中に吸気通路の吸気ポートに流入する高温の排気ガスによって、吸気を暖機することができる。これにより、燃料の霧化を促進し、燃焼改善とＨＣ排出量の低減とを図ることができる。

第３の発明によれば、フューエルカット時に第３カムが選択されるようにすることで、第１および第２吸気弁の動作状態を弁停止状態に切り替えることができる。これにより、フューエルカット時に排気通路への新気の流出を防止することができ、触媒の劣化抑制を図ることができる。また、減筒運転が行われる場合に運転が休止される気筒において第３カムが選択されるようにすることで、当該運転休止気筒の第１および第２吸気弁の動作状態を弁停止状態に切り替えることができる。これにより、減筒運転時に排気通路への新気または未燃混合気の流出を防止することができ、触媒の劣化抑制や溶損防止を図ることができる。

第４の発明によれば、低中速領域において第３カムが選択されるようにすることで、第１および第２排気弁の遅開きによって、排気干渉を低減させることができる。このため、低中速トルクを高めることができる。また、低中速トルクが高められたことによって加速レスポンスが向上するので、このレスポンス向上分だけ変速機の変速比を高くすることができ、燃費向上を図ることができる。

第５の発明によれば、低温時（主に始動時）に第２カムが選択された場合には、タービンに向かう排気ガスが遮断され、筒内から排出される排気ガスの全量がタービンを介さずに触媒に流入することになる。このため、タービンを通過する際に排気ガスがタービンによって冷却されることがなくなるので、低温時に触媒を急速に暖機することができる。その結果、低温時における排気ガスの浄化性能を高めることができる。

本発明の実施の形態１における内燃機関のシステム構成を示す図である。 図１に示す吸気可変動弁装置の具体的な構成を説明するための図である。 吸気カム切替機構による吸気カムの切り替え動作を表した図である。 吸気可変動弁装置により実現される第１および第２吸気弁のリフトカーブを表した図である。 図１に示す排気可変動弁装置の具体的な構成を説明するための図である。 排気カム切替機構による排気カムの切り替え動作を表した図である。 排気可変動弁装置により実現される第１および第２排気弁のリフトカーブを表した図である。

実施の形態１．
［内燃機関のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１における内燃機関１０のシステム構成を示す図である。
本実施形態のシステムは、内燃機関（ここでは一例としてガソリンエンジン）１０を備えている。内燃機関１０の各気筒には、筒内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁１２と、混合気に点火するための点火プラグ１４とが設けられている。

内燃機関１０の各気筒には、吸気通路１６が連通している。吸気通路１６の入口近傍には、エアクリーナ１８が取り付けられている。エアクリーナ１８の下流近傍には、吸気通路１６に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ２０が設けられている。エアフローメータ２０の下流には、吸入空気を過給するターボ過給機２２のコンプレッサ２２ａが設置されている。コンプレッサ２２ａは、後述する第１排気通路３６ａの途中に配置されたタービン２２ｂと連結軸を介して一体的に連結されている。コンプレッサ２２ａの下流には、圧縮された空気を冷却するインタークーラ２４が設けられている。インタークーラ２４の下流には、電子制御式のスロットルバルブ２６が設けられている。

内燃機関１０の各気筒には、２つの吸気弁２８（第１吸気弁２８ａおよび第２吸気弁２８ｂ）が配置されている。これらの吸気弁２８は、図２乃至図４を参照して後述する吸気可変動弁装置３０によって開閉駆動される。また、内燃機関１０の各気筒には、２つの排気弁３２（第１排気弁３２ａおよび第２排気弁３２ｂ）が配置されている。これらの排気弁３２は、図５乃至図７を参照して後述する排気可変動弁装置３４によって開閉駆動される。

内燃機関１０の各気筒には、排気通路３６が連通している。排気通路３６は、タービン２２ｂが途中に配置された第１排気通路３６ａと、タービン２２ｂをバイパスする第２排気通路３６ｂと、第１排気通路３６ａと第２排気通路３６ｂとがタービン２２ｂの下流側において合流した後の合流後排気通路３６ｃとを備えている。第１排気通路３６ａは、第１排気弁３２ａによって開閉され、第２排気通路３６ｂは、第２排気弁３２ｂによって開閉される。

また、合流後排気通路３６ｃには、排気ガスを浄化するための触媒３８が配置されている。更に、図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０の入力部には、上述したエアフローメータ２０に加え、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ４２、およびエンジン冷却水温度を検出するための水温センサ４４等の内燃機関１０の運転状態を検知するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ４０の出力部には、上述した燃料噴射弁１２、点火プラグ１４、スロットルバルブ２６および可変動弁装置３０、３４等の内燃機関１０の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、上述した各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御するものである。

［可変動弁装置の構成および動作］
（吸気可変動弁装置について）
先ず、図２乃至図４を参照して、吸気可変動弁装置３０の具体的な構成について説明する。
図２は、図１に示す吸気可変動弁装置３０の具体的な構成を説明するための図である。より具体的には、図２（Ａ）は、内燃機関１０の各気筒に備えられる吸気可変動弁装置３０の吸気カムユニット４８周りの構成を表した図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）中に示す矢視Ａの方向（吸気カム軸４６の軸方向）から吸気カムユニット４８を見た図である。

図２に示すように、吸気可変動弁装置３０は、吸気カム軸４６を備えている。吸気カム軸４６は、図示省略するタイミングプーリーおよびタイミングチェーン（もしくはベルト）を介してクランク軸（図示省略）と連結され、クランク軸の１／２の速度で回転するように構成されている。

図２に示すように、吸気カム軸４６には、吸気カムユニット４８が取り付けられている。吸気カムユニット４８は、吸気カム軸４６によって軸方向の移動自在かつ回転方向の移動が拘束された態様で支持されている。吸気カムユニット４８は、第１および第２吸気弁２８ａ、２８ｂのそれぞれに対して、プロフィールの異なる３種類の第１〜第３吸気カム５０〜５４を備えている。より具体的には、第１吸気カム５０が中央に配置されており、第２吸気カム５２は、第１吸気カム５０の隣（図２（Ａ）では第１吸気カム５０の左側）に配置されており、第３吸気カム５４は、第２吸気カム５２の反対側において第１吸気カム５０の隣（図２（Ａ）では第１吸気カム５０の右側）に配置されている。

第１吸気弁２８ａに対応する第１吸気カム５０ａおよび第２吸気弁２８ｂに対応する第１吸気カム５０ｂは、それぞれ、第１〜第３吸気カム５０〜５４のうち、内燃機関１０の運転中に（常用時に）最も使用頻度の高い吸気カムとして設定されている。より具体的には、第１吸気カム５０ａ、５０ｂのプロフィールは、第１および第２吸気弁２８ａ、２８ｂのリフト量および作用角を大きくさせる大カムとして構成されている。すなわち、図２（Ｂ）に示すように、第１吸気カム５０ａ（第１吸気カム５０ｂも同様）は、吸気カム軸４６と同心の円弧状のベース円部５０ａ１と、当該ベース円部５０ａ１の一部を半径方向外側に向かって膨らませるように形成されたノーズ部５０ａ２とを備えている。

第１吸気弁２８ａに対応する第２吸気カム５２ａおよび第２吸気弁２８ｂに対応する第２吸気カム５２ｂは、内燃機関１０の低温時（主に始動時）に使用される吸気カムとして設定されている。より具体的には、第１吸気弁２８ａに対応する方の第２吸気カム５２ａのプロフィールは、第１吸気弁２８ａが排気行程において開き、かつ、当該第１吸気弁２８ａのリフト量をもう一方の第２吸気カム５２ｂにより駆動される第２吸気弁２８ｂのリフト量よりも小さくする小カムとして構成されている。すなわち、図２（Ｂ）に示すように、第２吸気カム５２ａは、吸気カム軸４６と同心の円弧状のベース円部５２ａ１と、当該ベース円部５２ａ１の一部を半径方向外側に向かって第２吸気カム５２ｂよりは小さく膨らませるように形成されたノーズ部５２ａ２とを備えている。更に、ノーズ部５２ａ２は、排気行程において第１吸気弁２８ａが開くようにするために、第２吸気カム５２ｂのノーズ部（ノーズ部５０ａ２と同様）に対して進角した位置に設けられている。また、第２吸気弁２８ｂに対応する方の第２吸気カム５２ｂは、第１吸気カム５０と同様に大カムとして構成されている。

第１吸気弁２８ａに対応する第３吸気カム５４ａおよび第２吸気弁２８ｂに対応する第３吸気カム５４ｂは、第１吸気カム５０ａ、５０ｂに次いで常用時に使用頻度の高い吸気カムとして設定されている。より具体的には、第３吸気カム５４ａ、５４ｂは、ベース円部のみからなるカム、すなわち、第１および第２吸気弁２８ａ、２８ｂに作用力を付与しないゼロリフトカムとして構成されている。

図２（Ａ）に示す動作状態において、第１吸気カム５０ａ、５０ｂの下方には、ロッカーローラ５６ａが回転自在に取り付けられたロッカーアーム５６が配置されている。ロッカーアーム５６は、ステムエンドキャップ（図示省略）を介して、第１吸気弁２８ａまたは第２吸気弁２８ｂの非弁体側端部と当接している。ロッカーローラ５６ａには、後述する吸気カム切替機構５８によって、第１吸気カム５０、第２吸気カム５２または第３吸気カム５４が選択的に接するようになっている。そして、ロッカーアーム５６は、図示省略するラッシュアジャスタによって、ロッカーローラ５６ａが常に第１吸気カム５０、第２吸気カム５２または第３吸気カム５４と接するように付勢されている。尚、第１吸気弁２８ａおよび第２吸気弁２８ｂは、バルブスプリング（図示省略）によって、閉方向、すなわち、ロッカーアーム５６を押し上げる方向に付勢されている。

吸気可変動弁装置３０は、吸気カム切替機構５８を備えている。吸気カム切替機構５８は、吸気カムユニット４８を吸気カム軸４６の軸方向に移動させることによって、第１および第２吸気弁２８ａ、２８ｂと機械的に連結される対象となる（ロッカーローラ５６ａと接する）吸気カムを、第１〜第３吸気カム５０〜５４の何れかに切り替えるための機構である。

図２に示すように、吸気カムユニット４８における、第１吸気弁２８ａ用の第１〜第３吸気カム５０ａ〜５４ａと第２吸気弁２８ｂ用の第１〜第３吸気カム５０ｂ〜５４ｂとの間の外周面には、吸気ガイド溝６０が形成されている。より具体的には、ここでは、吸気ガイド溝６０は、周方向にＹ字状に延びるように形成されることにより、当該Ｙ字状に分岐した一対の分岐部６０ａ、６０ｂと当該一対の分岐部６０ａ、６０ｂが合流した後の合流部６０ｃとを含むガイド溝として形成されている。

吸気ガイド溝６０と対向する位置には、吸気ガイド溝６０に係脱自在な３本の円筒状の可動子６２ａ、６２ｂ、６２ｃを有する電磁ソレノイド式の吸気カム切替アクチュエータ６２が配置されている。吸気カム切替アクチュエータ６２は、ＥＣＵ４０からの指令に基づいてデューティ制御されるようになっており、通電がＯＮとされた状態で３本の可動子６２ａ、６２ｂ、６２ｃのうちの任意の可動子を吸気ガイド溝６０に向けて突き出し可能に構成されている。図２においては便宜上吸気カムユニット４８の上方に図示しているが、吸気カム切替アクチュエータ６２は、対応する吸気ガイド溝６０に向けて可動子６２ａ等を突き出し可能な位置において、図示省略するシリンダヘッドもしくはカムキャリアに固定されているものとする。

また、図２に示すように、吸気ガイド溝６０における第１分岐部６０ａと合流部６０ｃとの溝中心線間距離、および、第２分岐部６０ｂと合流部６０ｃとの溝中心線間距離は、それぞれ、隣り合う吸気カム５０等同士の幅方向のカム中心線間距離と等しくなるように構成されている。更に、吸気カム切替アクチュエータ６２の各可動子６２ａ等の中心線間距離は、上記溝中心線間距離と等しくなるように構成されている。

図３は、吸気カム切替機構５８による吸気カム５０等の切り替え動作を表した図である。
図３（Ａ）は、図２（Ａ）と同様に、第１吸気カム５０ａ、５０ｂがそれぞれロッカーローラ５６ａと接している動作状態を示している。この動作状態において、第１分岐部６０ａの溝中心線と第１可動子６２ａの中心線とが一致し、第２分岐部６０ｂの溝中心線と第３可動子６２ｃの中心線とが一致するように構成されている。

吸気ガイド溝６０は、図３（Ａ）に示す動作状態（最大使用頻度動作状態）において第１可動子６２ａが第１分岐部６０ａに挿入された際に、第１および第２吸気カム５０、５２に関する共通ベース円区間において、ロッカーローラ５６ａと接する吸気カムが吸気カム軸４６の回転に伴って第１吸気カム５０ａ、５０ｂから第２吸気カム５２ａ、５２ｂに切り替わるように、吸気カムユニット４８を案内するガイド溝として形成されている。これにより、吸気カム切替アクチュエータ６２の作動に伴って、第１および第２吸気弁２８ａ、２８ｂの動作状態が図３（Ｂ）に示す動作状態（低温時用動作状態）に切り替わるようになる。

図３（Ｂ）に示す動作状態では、吸気ガイド溝６０の第２分岐部６０ｂの溝中心線と第２可動子６２ｂの中心線とが一致した状態となる。吸気ガイド溝６０は、この動作状態において第２可動子６２ｂが第２分岐部６０ｂに挿入された際に、第１および第２吸気カム５０、５２に関する共通ベース円区間において、ロッカーローラ５６ａと接する吸気カムが吸気カム軸４６の回転に伴って第２吸気カム５２ａ、５２ｂから第１吸気カム５０ａ、５０ｂに切り替わるように、吸気カムユニット４８を案内するガイド溝として形成されている。これにより、吸気カム切替アクチュエータ６２の作動に伴って、第１および第２吸気弁２８ａ、２８ｂの動作状態が再び図３（Ａ）に示す動作状態に切り替わる（戻される）ようになる。

一方、吸気ガイド溝６０は、図３（Ａ）に示す動作状態（最大使用頻度動作状態）において第３可動子６２ｃが第２分岐部６０ｂに挿入された際に、第１および第３吸気カム５０、５４に関する共通ベース円区間において、ロッカーローラ５６ａと接する吸気カムが吸気カム軸４６の回転に伴って第１吸気カム５０ａ、５０ｂから第３吸気カム５４ａ、５４ｂに切り替わるように、吸気カムユニット４８を案内するガイド溝として形成されている。これにより、吸気カム切替アクチュエータ６２の作動に伴って、第１および第２吸気弁２８ａ、２８ｂの動作状態が図３（Ｃ）に示す動作状態（図３（Ａ）に次いで使用頻度の高い状態（弁停止状態））に切り替わるようになる。

図３（Ｃ）に示す動作状態では、吸気ガイド溝６０の第１分岐部６０ａの溝中心線と第２可動子６２ｂの中心線とが一致した状態となる。吸気ガイド溝６０は、この動作状態において第２可動子６２ｂが第１分岐部６０ａに挿入された際に、第１および第３吸気カム５０、５４に関する共通ベース円区間において、ロッカーローラ５６ａと接する吸気カムが吸気カム軸４６の回転に伴って第３吸気カム５４ａ、５４ｂから第１吸気カム５０ａ、５０ｂに切り替わるように、吸気カムユニット４８を案内するガイド溝として形成されている。これにより、吸気カム切替アクチュエータ６２の作動に伴って、第１および第２吸気弁２８ａ、２８ｂの動作状態が再び図３（Ａ）に示す動作状態に切り替わる（戻される）ようになる。

以上説明した構成要素、すなわち、吸気ガイド溝６０および吸気カム切替アクチュエータ６２によって、上記吸気カム切替機構５８が構成されている。尚、吸気カム切替機構５８には、吸気カムユニット４８と吸気カム軸４６との間に、何れの可動子６２ａ等も吸気ガイド溝６０に係合していない状態において、吸気カム軸４６上における吸気カムユニット４８の軸方向位置を保持するためのストッパー機構（図示省略）が備えられているものとする。

図４は、吸気可変動弁装置３０により実現される第１および第２吸気弁２８ａ、２８ｂのリフトカーブを表した図である。より具体的には、図４（Ａ）は第１吸気弁２８ａのリフトカーブを示し、図４（Ｂ）は第２吸気弁２８ｂのリフトカーブを示している。

使用頻度の最も高い第１吸気カム５０ａ、５０ｂが選択された状態（図３（Ａ）参照）では、第１および第２吸気弁２８ａ、２８ｂの双方のリフトカーブは、図４（Ａ）および図４（Ｂ）中にそれぞれ「大カム」と付して示すものとなる。

次に、低温時（主に始動時）用の第２吸気カム５２ａ、５２ｂが選択された状態（図３（Ｂ）参照）では、第１吸気弁２８ａのリフトカーブは、図４（Ａ）中に「小カム」と付して示すものとなり、第２吸気弁２８ｂのリフトカーブは、図４（Ｂ）中に「大カム」と付して示すものとなる。すなわち、この場合には、排気行程において、第１吸気弁２８ａが開閉したうえで第２吸気弁２８ａが吸排気上死点よりも前のタイミングで開くようになる。

次に、第１吸気カム５０ａ、５０ｂに次いで使用頻度の高い第３吸気カム５４ａ、５４ｂが選択された状態（図３（Ｃ）に示す状態）では、第１および第２吸気弁２８ａ、２８ｂのリフトカーブは、図４（Ａ）および図４（Ｂ）中にそれぞれ「ゼロリフトカム」と付して示すものとなる。この状態では、第１および第２吸気弁２８ａ、２８ｂに作用力が付与されないので、第１および第２吸気弁２８ａ、２８ｂが閉弁位置で停止した状態に維持される弁停止状態となる。

（排気可変動弁装置について）
次に、図５乃至図７を参照して、排気可変動弁装置３４の具体的な構成について説明する。
図５は、図１に示す排気可変動弁装置３４の具体的な構成を説明するための図である。より具体的には、図５（Ａ）は、内燃機関１０の各気筒に備えられる排気可変動弁装置３４の排気カムユニット６６周りの構成を表した図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）中に示す矢視Ｂの方向（排気カム軸６４の軸方向）から排気カムユニット６６を見た図である。

図５に示すように、排気可変動弁装置３４は、排気カム軸６４を備えている。排気カム軸６４は、図示省略するタイミングプーリーおよびタイミングチェーン（もしくはベルト）を介してクランク軸（図示省略）と連結され、クランク軸の１／２の速度で回転するように構成されている。

図５に示すように、排気カム軸６４には、排気カムユニット６６が取り付けられている。排気カムユニット６６は、排気カム軸６４によって軸方向の移動自在かつ回転方向の移動が拘束された態様で支持されている。排気カムユニット６６は、排気弁３２ａ、３２ｂのそれぞれに対して、プロフィールの異なる３種類の第１〜第３排気カム６８〜７２を備えている。より具体的には、第１排気カム６８が中央に配置されており、第２排気カム７０は、第１排気カム６８の隣（図５（Ａ）では第１排気カム６８の右側）に配置されており、第３排気カム７２は、第２排気カム７０の反対側において第１排気カム６８の隣（図５（Ａ）では第１排気カム６８の左側）に配置されている。

第１排気弁３２ａに対応する第１排気カム６８ａおよび第２排気弁３２ｂに対応する第１排気カム６８ｂは、それぞれ、第１〜第３排気カム６８〜７２のうち、内燃機関１０の運転中に（常用時に）最も使用頻度の高い排気カムとして設定されている。より具体的には、第１排気カム６８ａ、６８ｂのプロフィールは、第１および第２排気弁３２ａ、３２ｂのリフト量および作用角を大きくさせる大カムとして構成されている。すなわち、図５（Ｂ）に示すように、第１排気カム６８ｂ（第１排気カム６８ａも同様）は、排気カム軸６４と同心の円弧状のベース円部６８ｂ１と、当該ベース円部６８ｂ１の一部を半径方向外側に向かって膨らませるように形成されたノーズ部６８ｂ２とを備えている。

第１排気弁３２ａに対応する第２排気カム７０ａおよび第２排気弁３２ｂに対応する第２排気カム７０ｂは、内燃機関１０の低温時（主に始動時）に使用される排気カムとして設定されている。より具体的には、第１排気弁３２ａ（すなわち、タービン２２ｂに通じる方の第１排気通路３６ａを開閉する排気弁）に対応する方の第２排気カム７０ａは、ベース円部のみからなるカム、すなわち、第１排気弁３２ａに作用力を付与しないゼロリフトカムとして構成されている。また、第２排気弁３２ｂ（すなわち、タービン２２ｂをバイパスする方の第２排気通路３６ｂを開閉する排気弁）に対応する方の第２排気カム７０ｂは、第１排気カム６８と同様に大カムとして構成されている。

第１排気弁３２ａに対応する第３排気カム７２ａおよび第２排気弁３２ｂに対応する第３排気カム７２ｂは、第１排気カム６８ａ、６８ｂに次いで常用時に使用頻度の高い排気カムとして設定されている。より具体的には、第３排気カム７２ａ、７２ｂのプロフィールは、第１および第２排気弁３２ａ、３２ｂが第１排気カム６８ａ、６８ｂにより駆動される場合よりも当該第１および第２排気弁３２ａ、３２ｂが遅く開き、かつ、小作用角とする中カムとして構成されている。すなわち、図５（Ｂ）に示すように、第３排気カム７２ｂ（第３排気カム７２ａも同様）は、排気カム軸６４と同心の円弧状のベース円部７２ｂ１と、第１排気カム６８ｂと比べて第１および第２排気弁３２ａ、３２ｂを遅く開かせられるように形成されたノーズ部７２ｂ２とを備えている。

図５（Ａ）に示す動作状態において、第１排気カム６８ａ、６８ｂの下方には、吸気可変動弁装置３０と同様に、ロッカーローラ５６ａが回転自在に取り付けられたロッカーアーム５６が配置されている。ロッカーアーム５６は、ステムエンドキャップ（図示省略）を介して、第１排気弁３２ａまたは第２排気弁３２ｂの非弁体側端部と当接している。ロッカーローラ５６ａには、後述する排気カム切替機構７４によって、第１排気カム６８、第２排気カム７０または第３排気カム７２が選択的に接するようになっている。そして、ロッカーアーム５６は、図示省略するラッシュアジャスタによって、ロッカーローラ５６ａが常に第１排気カム６８、第２排気カム７０または第３排気カム７２と接するように付勢されている。尚、第１排気弁３２ａおよび第２排気弁３２ｂは、バルブスプリング（図示省略）によって、閉方向、すなわち、ロッカーアーム５６を押し上げる方向に付勢されている。

排気可変動弁装置３４は、排気カム切替機構７４を備えている。排気カム切替機構７４は、排気カムユニット６６を排気カム軸６４の軸方向に移動させることによって、第１および第２排気弁３２ａ、３２ｂと機械的に連結される対象となる（ロッカーローラ５６ａと接する）排気カムを、第１〜第３排気カム６８〜７２の何れかに切り替えるための機構である。

図５に示すように、排気カムユニット６６における、第１排気弁３２ａ用の第１〜第３排気カム６８ａ〜７２ａと第２排気弁３２ｂ用の第１〜第３排気カム６８ｂ〜７２ｂとの間の外周面には、排気ガイド溝７６が形成されている。排気ガイド溝７６は、周方向にＹ字状に延びるように形成されることにより、当該Ｙ字状に分岐した一対の分岐部７６ａ、７６ｂと当該一対の分岐部７６ａ、７６ｂが合流した後の合流部７６ｃとを含むガイド溝として形成されている。

排気ガイド溝７６と対向する位置には、排気ガイド溝７６に係脱自在な３本の円筒状の可動子７８ａ、７８ｂ、７８ｃを有する電磁ソレノイド式の排気カム切替アクチュエータ７８が配置されている。排気カム切替アクチュエータ７８は、ＥＣＵ４０からの指令に基づいてデューティ制御されるようになっており、通電がＯＮとされた状態で３本の可動子７８ａ、７８ｂ、７８ｃのうちの任意の可動子を排気ガイド溝７６に向けて突き出し可能に構成されている。図５においては便宜上排気カムユニット６６の上方に図示しているが、排気カム切替アクチュエータ７８は、対応する排気ガイド溝７６に向けて可動子７８ａ等を突き出し可能な位置において、図示省略するシリンダヘッドもしくはカムキャリアに固定されているものとする。

また、図５に示すように、排気ガイド溝７６における第１分岐部７６ａと合流部７６ｃとの溝中心線間距離、および、第２分岐部７６ｂと合流部７６ｃとの溝中心線間距離は、それぞれ、隣り合う排気カム６８等同士の幅方向のカム中心線間距離と等しくなるように構成されている。更に、排気カム切替アクチュエータ７８の各可動子７８ａ等の中心線間距離は、上記溝中心線間距離と等しくなるように構成されている。

図６は、排気カム切替機構７４による排気カム６８等の切り替え動作を表した図である。
図６（Ａ）は、図５（Ａ）と同様に、第１排気カム６８ａ、６８ｂがそれぞれロッカーローラ５６ａと接している動作状態を示している。この動作状態において、第１分岐部７６ａの溝中心線と第１可動子７８ａの中心線とが一致し、第２分岐部７６ｂの溝中心線と第３可動子７８ｃの中心線とが一致するように構成されている。

排気ガイド溝７６は、図６（Ａ）に示す動作状態（最大使用頻度動作状態）において第３可動子７８ａが第２分岐部７６ｂに挿入された際に、第１および第２排気カム６８、７０に関する共通ベース円区間において、ロッカーローラ５６ａと接する排気カムが排気カム軸６４の回転に伴って第１排気カム６８ａ、６８ｂから第２排気カム７０ａ、７０ｂに切り替わるように、排気カムユニット６６を案内するガイド溝として形成されている。これにより、排気カム切替アクチュエータ７８の作動に伴って、第１および第２排気弁３２ａ、３２ｂの動作状態が図６（Ｂ）に示す動作状態（低温時用動作状態（片弁停止状態））に切り替わるようになる。

図６（Ｂ）に示す動作状態では、排気ガイド溝７６の第１分岐部７６ａの溝中心線と第２可動子７８ｂの中心線とが一致した状態となる。排気ガイド溝７６は、この動作状態において第２可動子７８ｂが第１分岐部７６ａに挿入された際に、第１および第２排気カム６８、７０に関する共通ベース円区間において、ロッカーローラ５６ａと接する排気カムが排気カム軸６４の回転に伴って第２排気カム７０ａ、７０ｂから第１排気カム６８ａ、６８ｂに切り替わるように、排気カムユニット６６を案内するガイド溝として形成されている。これにより、排気カム切替アクチュエータ７８の作動に伴って、第１および第２排気弁３２ａ、３２ｂの動作状態が再び図６（Ａ）に示す動作状態に切り替わる（戻される）ようになる。

一方、排気ガイド溝７６は、図６（Ａ）に示す動作状態（最大使用頻度動作状態）において第１可動子７８ａが第１分岐部７６ａに挿入された際に、第１および第３排気カム６８、７２に関する共通ベース円区間において、ロッカーローラ５６ａと接する排気カムが排気カム軸６４の回転に伴って第１排気カム６８ａ、６８ｂから第３排気カム７２ａ、７２ｂに切り替わるように、排気カムユニット６６を案内するガイド溝として形成されている。これにより、排気カム切替アクチュエータ７８の作動に伴って、第１および第２排気弁３２ａ、３２ｂの動作状態が図６（Ｃ）に示す動作状態（図６（Ａ）に次いで使用頻度の高い状態（遅開き状態））に切り替わるようになる。

図６（Ｃ）に示す動作状態では、排気ガイド溝７６の第２分岐部７６ｂの溝中心線と第２可動子７８ｂの中心線とが一致した状態となる。排気ガイド溝７６は、この動作状態において第２可動子７８ｂが第２分岐部７６ｂに挿入された際に、第１および第３排気カム６８、７２に関する共通ベース円区間において、ロッカーローラ５６ａと接する排気カムが排気カム軸６４の回転に伴って第３排気カム７２ａ、７２ｂから第１排気カム６８ａ、６８ｂに切り替わるように、排気カムユニット６６を案内するガイド溝として形成されている。これにより、排気カム切替アクチュエータ７８の作動に伴って、第１および第２排気弁３２ａ、３２ｂの動作状態が再び図６（Ａ）に示す動作状態に切り替わる（戻される）ようになる。

以上説明した構成要素、すなわち、排気ガイド溝７６および排気カム切替アクチュエータ７８によって、上記排気カム切替機構７４が構成されている。尚、排気カム切替機構７４には、排気カムユニット６６と排気カム軸６４との間に、何れの可動子７８ａ等も排気ガイド溝７６に係合していない状態において、排気カム軸６４上における排気カムユニット６６の軸方向位置を保持するためのストッパー機構（図示省略）が備えられているものとする。

図７は、排気可変動弁装置３４により実現される第１および第２排気弁３２ａ、３２ｂのリフトカーブを表した図である。より具体的には、図７（Ａ）は第１排気弁３２ａのリフトカーブを示し、図７（Ｂ）は第２排気弁３２ｂのリフトカーブを示している。

使用頻度の最も高い第１排気カム６８ａ、６８ｂが選択された状態（図６（Ａ）参照）では、第１および第２排気弁３２ａ、３２ｂの双方のリフトカーブは、図６（Ａ）および図６（Ｂ）中にそれぞれ「大カム」と付して示すものとなる。

次に、低温時（主に始動時）用の第２排気カム７０ａ、７０ｂが選択された状態（図６（Ｂ）参照）では、タービン２２ｂに通じる方の第１排気弁３２ａのリフトカーブは、図７（Ａ）中に「ゼロリフトカム」と付して示すものとなる。これにより、この状態では、第１排気弁３２ａの動作状態が弁停止状態となる。一方、タービン２２ｂをバイパスする方の第２排気弁３２ｂのリフトカーブは、図７（Ｂ）中に「大カム」と付して示すものとなる。すなわち、この場合には、第１排気弁３２ａの動作状態が弁停止状態となり、かつ、第２排気弁３２ｂは通常通り開閉されることにより、片弁停止状態となる。

次に、第１排気カム６８ａ、６８ｂに次いで使用頻度の高い第３排気カム７２ａ、７２ｂが選択された状態（図６（Ｃ）に示す状態）では、第１および第２排気弁３２ａ、３２ｂのリフトカーブは、図７（Ａ）および図７（Ｂ）中にそれぞれ「中カム」と付して示すものとなる。すなわち、この場合には、第１排気カム６８ａ、６８ｂが使用されている時と比べて、第１および第２排気弁３２ａ、３２ｂが遅く開くようになり、また、小作用角となる。

［実施の形態１における可変動弁装置の効果］
以上説明したように、本実施形態の可変動弁装置３０、３４では、内燃機関１０の運転中に使用頻度の最も高い第１吸気カム５０が３種類の吸気カム５０等のうちで中央に配置されており、同様に、使用頻度の最も高い第１排気カム６８が３種類の排気カム６８等のうちで中央に配置されている。そして、内燃機関１０の運転中には、これらの第１吸気カム５０および第１排気カム６８が使用される状態を基本状態として、所定のカム切り替え要求に応じて、第２吸気カム５２および第２排気カム７０、または第３吸気カム５４および第３排気カム７２が使用されるようになる。

以上の構成によれば、内燃機関１０の運転中に第１吸気カム５０および第１排気カム６８が選択されている頻度が高くなる。その結果、カム等を切り替える要求が出された際に、カム切替機構５８、７４を利用したカム切り替え動作が１回で済む確率が高くなる。これにより、カム５０等を切り替えるためのカム切替アクチュエータ６２、７８の作動負荷を抑制しつつ、カム５０等を３段階に切り替え可能とすることができる。より具体的には、電磁ソレノイド式のカム切替アクチュエータ６２、７８の作動負荷を抑制させられることにより、当該カム切替アクチュエータ６２、７８の消費電力を低減することができるので、内燃機関１０の燃費悪化や当該アクチュエータ６２等の発熱による信頼性低下を防止することができる。

また、本実施形態では、第１吸気カム５０の隣に配置される第２吸気カム５２は、低温時（主に始動時）用の吸気カムとして既述したように設定されている。その結果、第２吸気カム５２が選択された場合には、第２吸気弁２８ｂが開く前に第１吸気弁２８ａが排気行程において開閉するようになる。このため、いわゆる内部ＥＧＲにより排気行程中に吸気通路１６の吸気ポートに流入する高温の排気ガスによって、吸気を暖機することができる。これにより、燃料の霧化を促進し、燃焼改善とＨＣ排出量の低減とを図ることができる。

また、本実施形態では、第２吸気カム５２の反対側において第１吸気カム５０の隣に配置される第３吸気カム５４は、ゼロリフトカムとして設定されている。フューエルカット時に第３吸気カム５４が選択されるようにすることで、各気筒の第１および第２吸気弁２８ａ、２８ｂの動作状態を弁停止状態に切り替えることができる。これにより、フューエルカット時に排気通路３６への新気の流出を防止することができ、触媒３８の劣化抑制を図ることができる。また、減筒運転（可変気筒運転）が行われる場合に運転が休止される気筒において第３吸気カム５４が選択されるようにすることで、当該運転休止気筒の第１および第２吸気弁２８ａ、２８ｂの動作状態を弁停止状態に切り替えることができる。これにより、減筒運転時に排気通路３６への新気または未燃混合気の流出を防止することができ、触媒３８の劣化抑制や溶損防止を図ることができる。

また、本実施形態では、第１排気カム６８の隣に配置される第２排気カム７０は、低温時（主に始動時）用の排気カムとして既述したように設定されている。その結果、第２排気カム７０が選択された場合には、第１排気弁３２ａの動作状態が弁停止状態となる態様で、第１および第２排気弁３２ａ、２３ｂが片弁停止状態とされる。これにより、低温時には、タービン２２ｂに向かう排気ガスが遮断され、筒内から排出される排気ガスの全量がタービン２２ｂを介さずに触媒３８に流入することになる。このため、タービン２２ｂを通過する際に排気ガスがタービン２２ｂによって冷却されることがなくなるので、低温時（主に始動時）に触媒３８を急速に暖機することができる。その結果、低温時における排気ガスの浄化性能を高めることができる。

また、本実施形態では、第２排気カム７０の反対側において第１排気カム６８の隣に配置される第３排気カム７２のプロフィールは、第１および第２排気弁３２ａ、３２ｂが第１排気カム６８ａ、６８ｂにより駆動される場合よりも当該第１および第２排気弁３２ａ、３２ｂが遅く開くように設定されている。特に、本実施形態の内燃機関１０のように過給機を備えている場合や、触媒の暖機性向上を狙って排気マニホールド部がシリンダヘッドに一体化されている構造を有する場合には、隣接気筒の排気圧力の干渉によって、低中速領域において吸入空気量の不足によるトルク不足が生じ易くなる。そこで、このような低中速領域において第３排気カム７２が選択されるようにすることで、第１および第２排気弁３２ａ、３２ｂの遅開きによって、排気干渉を低減させることができる。このため、低中速トルクを高めることができる。また、低中速トルクが高められたことによって加速レスポンスが向上するので、このレスポンス向上分だけ変速機の変速比を高くすることができ、燃費向上を図ることができる。

以上のように、本実施形態の可変動弁装置３０、３４によれば、ガイド溝６０、７６とカム切替アクチュエータ６２、７８とを利用して３種類の吸気カム５０等または排気カム６８等をそれぞれ段階的に切り替え可能な構成を備えた場合において、カム切替アクチュエータ６２、７８の消費電力を低減しながら、上述した種々のバルブ制御（排気行程における吸気片弁開き、吸気両弁停止、排気片弁停止、および排気両弁遅開き等）を良好に切り替え可能とすることができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、タービン２２ｂに通じる第１排気通路３６ａと、タービン２２ｂをバイパスする第２排気通路３６ｂと、これらの合流後の合流後排気通路３６ｃ上に触媒３８を備える排気システムを備える内燃機関１０を例に挙げて説明を行った。しかしながら、排気可変動弁装置３４における第２排気カム７０に関する設定（排気片弁停止）以外の吸気可変動弁装置３０および排気可変動弁装置３４における吸気カム５０等および排気カム６８、７２の設定については、上記排気システムを有する内燃機関に限らず、上述した効果を奏することができる。

また、上述した実施の形態１においては、ガイド溝６０、７６を備えた構成を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明におけるガイドレールは、カムユニットをカム軸の軸方向に移動させるために係合部と係合可能な壁部を備えるものであれば、必ずしも溝状に形成されたものでなくてもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、吸気カム軸４６および排気カム軸６４が前記第１の発明における「カム軸」に、第１吸気カム５０ａ、５０ｂおよび第１排気カム６８ａ、６８ｂが前記第１の発明における「第１カム」に、第２吸気カム５２ａ、５２ｂおよび第２排気カム７０ａ、７０ｂが前記第１の発明における「第２カム」に、第３吸気カム５４ａ、５４ｂおよび第３排気カム７２ａ、７２ｂが前記第１の発明における「第３カム」に、吸気カムユニット４８および排気カムユニット６６が前記第１の発明における「カムユニット」に、吸気カム切替機構５８および排気カム切替機構７４が前記第１の発明における「カム切替機構」に、吸気ガイド溝６０および排気ガイド溝７６が前記第１の発明における「ガイドレール」に、吸気用の第１〜第３可動子６２ａ〜６２ｃおよび排気用の第１〜第３可動子７８ａ〜７８ｃが前記第１の発明における「係合部」に、吸気カム切替アクチュエータ６２および排気カム切替アクチュエータ７８が前記第１の発明における「アクチュエータ」に、それぞれ相当している。

１０ 内燃機関
１２ 燃料噴射弁
１４ 点火プラグ
１６ 吸気通路
２０ エアフローメータ
２２ ターボ過給機
２２ａ コンプレッサ
２２ｂ タービン
２６ スロットルバルブ
２８ 吸気弁
２８ａ 第１吸気弁
２８ｂ 第２吸気弁
３０ 吸気可変動弁装置
３２ 排気弁
３２ａ 第１排気弁
３２ｂ 第２排気弁
３４ 排気可変動弁装置
３６ 排気通路
３６ａ 第１排気通路
３６ｂ 第２排気通路
３６ｃ 合流後排気通路
３８ 触媒
４０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２ クランク角センサ
４４ 水温センサ
４６ 吸気カム軸
４８ 吸気カムユニット
５０ 吸気カム
５０ａ 第１吸気弁用の第１吸気カム
５０ａ１ 第１吸気カムのベース円部
５０ａ２ 第１吸気カムのノーズ部
５０ｂ 第２吸気弁用の第１吸気カム
５２ 第２吸気カム
５２ａ 第１吸気弁用の第２吸気カム
５２ａ１ 第１吸気弁用の第２吸気カムのベース円部
５２ａ２ 第１吸気弁用の第２吸気カムのノーズ部
５２ｂ 第２吸気弁用の第２吸気カム
５４ 第３吸気カム
５４ａ 第１吸気弁用の第３吸気カム
５４ｂ 第２吸気弁用の第３吸気カム
５６ ロッカーアーム
５６ａ ロッカーローラ
５８ 吸気カム切替機構
６０ 吸気ガイド溝
６０ａ 吸気ガイド溝の第１分岐部
６０ｂ 吸気ガイド溝の第２分岐部
６０ｃ 吸気ガイド溝の合流部
６２ 吸気カム切替アクチュエータ
６２ａ 吸気カム切替アクチュエータの第１可動子
６２ｂ 吸気カム切替アクチュエータの第２可動子
６２ｃ 吸気カム切替アクチュエータの第３可動子
６４ 排気カム軸
６６ 排気カムユニット
６８ 第１排気カム
６８ａ 第１排気弁用の排気カム
６８ｂ 第２排気弁用の第１排気カム
６８ｂ１ 第２排気弁用の第１排気カムのベース円部
６８ｂ２ 第２排気弁用の第１排気カムのノーズ部
７０ 第２排気カム
７０ａ 第１排気弁用の第２排気カム
７０ｂ 第２排気弁用の第２排気カム
７２ 第３排気カム
７２ａ 第１排気弁用の第３排気カム
７２ｂ 第２排気弁用の第３排気カム
７２ｂ１ 第２排気弁用の第３排気カムのベース円部
７２ｂ２ 第２排気弁用の第３排気カムのノーズ部
７４ 排気カム切替機構
７６ 排気ガイド溝
７６ａ 排気ガイド溝の第１分岐部
７６ｂ 排気ガイド溝の第２分岐部
７６ｃ 排気ガイド溝の合流部
７８ 排気カム切替アクチュエータ
７８ａ 排気カム切替アクチュエータの第１可動子
７８ｂ 排気カム切替アクチュエータの第２可動子
７８ｃ 排気カム切替アクチュエータの第３可動子

Claims (5)

1. 回転駆動されるカム軸と、
   前記カム軸によって軸方向の移動自在かつ回転方向の移動が拘束された態様で支持され、第１カムと、当該第１カムの隣に配置される第２カムと、当該第２カムの反対側において前記第１カムの隣に配置される第３カムとを備えるカムユニットと、
   吸気弁もしくは排気弁と機械的に連結される対象となるカムを、前記第１カムと前記第２カム、または前記第１カムと前記第３カムとの間で切り替えるカム切替機構と、
   を備え、
   前記カム切替機構は、
   前記カムユニットの外周面に形成されたガイドレールと、
   前記ガイドレールに係脱可能な複数の係合部を有し、当該複数の係合部のうちの１つを選択的に前記ガイドレールに向けて突き出し可能なアクチュエータと、
   を含み、
   前記カム切替機構は、前記複数の係合部の何れかが前記ガイドレールに係合した際に、前記カム軸の回転に伴って前記カムユニットが前記カム軸の軸方向に移動し、前記吸気弁もしくは前記排気弁と機械的に連結される対象となるカムが前記第１カムと前記第２カム、または前記第１カムと前記第３カムとの間で切り替わるように構成されており、
   前記第１カムは、前記第１乃至第３カムのうち、内燃機関の運転中に最も使用頻度の高いカムであり、
   前記第２カムは、前記内燃機関の低温時に使用されるカムであり、
   前記第３カムは、前記第１カムに次いで使用頻度の高いカムであることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記内燃機関の同一気筒に対して第１吸気弁および第２吸気弁として機能する前記バルブが２つ配置されており、かつ、前記第１および第２吸気弁のそれぞれに対して前記第１乃至第３カムが備えられており、
   前記第１吸気弁に対応する方の前記第２カムのプロフィールは、前記第２吸気弁が開く前に前記第１吸気弁が排気行程において開閉するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 前記内燃機関の同一気筒に対して第１吸気弁および第２吸気弁として機能する前記バルブが２つ配置されており、かつ、前記第１および第２吸気弁のそれぞれに対して前記第１乃至第３カムが備えられており、
   前記第１および第２吸気弁に対応する双方の前記第２カムは、当該第１および第２吸気弁に作用力を付与しないゼロリフトカムであることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記バルブは、排気弁として機能するものであり、
   前記第３カムのプロフィールは、前記排気弁が前記第１カムにより駆動される場合よりも当該排気弁が遅く開くように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の可変動弁装置。
5. 前記内燃機関の同一気筒に対して第１排気弁および第２排気弁として機能する前記バルブが２つ配置されており、かつ、前記第１および第２排気弁のそれぞれに対して前記第１乃至第３カムが備えられており、
   前記内燃機関は、
   吸入空気を過給するターボ過給機と、
   前記ターボ過給機のタービンが途中に配置された第１排気通路と、
   前記タービンをバイパスする第２排気通路と、
   前記第１排気通路と前記第２排気通路とが合流した後の合流後排気通路に配置され、排気ガスを浄化するための触媒と、を含み、
   前記第１排気弁は、前記第１排気通路を開閉するものであり、
   前記第２排気弁は、前記第２排気通路を開閉するものであり、
   前記第１排気弁に対応する方の前記第２カムは、当該第１排気弁に作用力を付与しないゼロリフトカムであり、
   前記第２排気弁に対応する方の前記第２カムは、当該第２排気弁を開閉させるリフトカムであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の可変動弁装置。

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