JP2012167595A - 可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二重軸構造のカム軸を有する可変動弁装置であって、可変動弁装置の全長が長くなるのを抑制しつつ内燃機関の２つの機関弁の位相を独立して制御することができる可変動弁装置を提供する。
【解決手段】可変動弁装置（１０）は、内燃機関（１００）の第１の機関弁を駆動する内部カム軸（２１）と、内部カム軸の外側に内部カム軸と同一の回転中心線（２３）を有して配置されて内燃機関の第２の機関弁を駆動する外部カム軸（２２）と、を備える二重軸構造のカム軸（２０）と、内部カム軸の回転中心線上に配置されて内部カム軸の位相を制御する第１のアクチュエータ（６０ａ）と、内燃機関の第１のアクチュエータが配置されている側と同じ側のクランク軸線（１０３）上に配置されて外部カム軸の位相を制御する第２のアクチュエータ（６０ｂ）と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、可変動弁装置、特に二重軸構造のカム軸を有する可変動弁装置に関する。

従来、内燃機関の可変動弁装置として、内部カム軸と内部カム軸の外側に内部カム軸と同一の回転中心線を有して配置された外部カム軸とを有する二重軸構造のカム軸を備える可変動弁装置が知られている。例えば特許文献１には、内燃機関の第１の機関弁を駆動する内部カム軸と内燃機関の第２の機関弁を駆動する外部カム軸とを有する二重軸構造のカム軸と、内部カム軸の位相を制御するアクチュエータと、を備える可変動弁装置が開示されている。特許文献１に係る可変動弁装置によれば、内燃機関の２つの機関弁のうち第１の機関弁の位相を制御することができる。

特表２０１０−５０２８８４号公報

特許文献１に係る可変動弁装置では、第２の機関弁の位相を制御するための構成を備えていないことから、内燃機関の２つの機関弁の位相を独立して制御することができない。また、２つの機関弁の位相を独立して制御するために、例えば外部カム軸の位相を制御するアクチュエータを外部カム軸の端部に新たに設けた場合、可変動弁装置の回転中心線方向の長さ（以下、可変動弁装置の全長と称する）が長くなってしまう。この場合、内燃機関の車両への搭載位置が制約されるおそれがある。

本発明は、二重軸構造のカム軸を有する可変動弁装置であって、可変動弁装置の全長が長くなるのを抑制しつつ内燃機関の２つの機関弁の位相を独立して制御することができる可変動弁装置を提供することを目的とする。

本発明に係る可変動弁装置は、内燃機関の第１の機関弁を駆動する内部カム軸と、前記内部カム軸の外側に前記内部カム軸と同一の回転中心線を有して配置されて前記内燃機関の第２の機関弁を駆動する外部カム軸と、を備える二重軸構造のカム軸と、前記内部カム軸の前記回転中心線上に配置されて前記内部カム軸の位相を制御する第１のアクチュエータと、前記内燃機関の前記第１のアクチュエータが配置されている側と同じ側のクランク軸線上に配置されて前記外部カム軸の位相を制御する第２のアクチュエータと、を備えることを特徴とする。

本発明に係る可変動弁装置によれば、第１のアクチュエータが内部カム軸の位相を制御し、第２のアクチュエータが外部カム軸の位相を制御することで、第１の機関弁および第２の機関弁の位相を独立して制御することができる。また、第２のアクチュエータが内燃機関の第１のアクチュエータが配置されている側と同じ側のクランク軸線上に配置されていることから、可変動弁装置の全長が長くなることが抑制されている。

上記構成において前記内燃機関は一つの気筒に２つの吸気弁を有し、前記第１の機関弁は２つの前記吸気弁のうち一方の前記吸気弁であり、前記第２の機関弁は他方の前記吸気弁である構成としてもよい。この構成によれば、可変動弁装置の全長が長くなるのを抑制しつつ内燃機関の２つの吸気弁の位相を独立して制御することができる。

上記構成において前記内燃機関は一つの気筒に２つの排気弁を有し、前記第１の機関弁は２つの前記排気弁のうち一方の前記排気弁であり、前記第２の機関弁は他方の前記排気弁である構成としてもよい。この構成によれば、可変動弁装置の全長が長くなるのを抑制しつつ内燃機関の２つの排気弁の位相を独立して制御することができる。

上記構成において前記第２のアクチュエータは、巻掛け伝動機構を介して前記外部カム軸の位相を制御してもよい。この構成によれば例えば第２のアクチュエータが歯車伝動機構を介して外部カム軸の位相を制御する場合に比較して、可変動弁装置の構成を簡素化することができる。

本発明によれば、二重軸構造のカム軸を有する可変動弁装置であって、可変動弁装置の全長が長くなるのを抑制しつつ内燃機関の２つの機関弁の位相を独立して制御することができる可変動弁装置を提供することができる。

図１（ａ）は、実施例１に係る可変動弁装置が内燃機関に搭載された状態における可変動弁装置および内燃機関を模式的に示す図である。図１（ｂ）は、内燃機関の一つの気筒を上方から見た模式図である。 図２は、可変動弁装置の二重カム軸、アクチュエータおよび無端伝動帯を示す模式的断面図である。 図３（ａ）は内燃機関の運転状態が始動時の状態のバルブタイミングダイアグラムであり、図３（ｂ）は内燃機関の運転状態がアイドル運転状態から軽負荷状態の場合のバルブタイミングダイアグラムであり、図３（ｃ）は内燃機関の運転状態が中負荷状態から高負荷状態の場合のバルブタイミングダイアグラムである。 図４は制御装置のフローチャートの一例を示す図である。 図５（ａ）〜図５（ｃ）は、比較例に係る可変動弁装置を示す模式的断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。

本発明の実施例１に係る可変動弁装置１０について説明する。図１（ａ）は、本実施例に係る可変動弁装置１０が内燃機関１００に搭載された状態における可変動弁装置１０および内燃機関１００を模式的に示す図である。内燃機関１００の構成は特に限定されるものではないが、本実施例に係る内燃機関１００は一例として４つの気筒１０１（後述する図１（ｂ）において図示されている）を備えている。４つの気筒１０１は、クランク軸１０２の回転中心線であるクランク軸線１０３（後述する図２において図示されている）の延伸方向に配列している。これ以降、クランク軸線１０３の一方の端部側から他方の端部側に向かう方向をＸ方向と称し、Ｘ方向と反対側の方向を−Ｘ方向と称する。本実施例において、Ｘ方向は内燃機関１００から変速機へ向かう方向であり、内燃機関１００が搭載された車両の前方から後方に向かう方向でもある。

図１（ｂ）は、内燃機関１００の一つの気筒１０１を上方から見た模式図である。気筒１０１には、機関弁としての吸気弁１０４ａ、吸気弁１０４ｂ、排気弁１０５ａおよび排気弁１０５ｂが配置されている。吸気弁１０４ａは吸気弁１０４ｂよりもＸ方向側に配置されている。排気弁１０５ａは排気弁１０５ｂよりもＸ方向側に配置されている。

図１（ａ）に示すように、可変動弁装置１０は、二重カム軸２０、カム軸３０、回転体４０ａ、回転体４０ｂ、回転体４０ｃ、無端伝動帯５０、アクチュエータ６０ａ、アクチュエータ６０ｂ、アクチュエータ６０ｃおよび制御装置７０を備えている。二重カム軸２０は、吸気弁１０４ａおよび吸気弁１０４ｂを駆動するためのカム軸である。カム軸３０は排気弁１０５ａおよび排気弁１０５ｂを駆動するためのカム軸である。

回転体４０ａは二重カム軸２０の−Ｘ方向の端部に配置されている。回転体４０ｂは内燃機関１００のクランク軸１０２の−Ｘ方向の端部に配置されている。回転体４０ｃはカム軸３０の−Ｘ方向の端部に配置されている。回転体４０ａ〜回転体４０ｃとしては、スプロケット、プーリー等を用いることができる。本実施例においては、回転体４０ａ〜回転体４０ｃとしてスプロケットを用いる。なお、回転体４０ａは、二重カム軸２０の−Ｘ方向の端部に直接配置されていてもよく、接続部材を介して間接的に配置されていてもよい。回転体４０ｂは、クランク軸１０２の−Ｘ方向の端部に直接配置されていてもよく、接続部材を介して間接的に配置されていてもよい。回転体４０ｃは、カム軸３０の−Ｘ方向の端部に直接配置されていてもよく、接続部材を介して間接的に配置されていてもよい。

無端伝動帯５０は回転体４０ａ〜回転体４０ｃに巻き掛かっている。無端伝動帯５０としては、タイミングチェーン、タイミングベルト等を用いることができる。無端伝動帯５０および回転体４０ａ〜回転体４０ｃは、巻掛け伝動機構としての機能を有している。

アクチュエータ６０ａおよびアクチュエータ６０ｂは、二重カム軸２０の位相を制御するための装置である。アクチュエータ６０ｃはカム軸３０の位相を制御するための装置である。

制御装置７０は、アクチュエータ６０ａ、アクチュエータ６０ｂおよびアクチュエータ６０ｃの動作を制御するための制御装置である。本実施例に係る制御装置７０は油圧制御装置である。この場合、制御装置７０は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、ＥＣＵからの信号に基づいてアクチュエータ６０ａ〜アクチュエータ６０ｃに供給する油圧を制御するＯＣＶ（Ｏｉｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅ）等を備えている。制御装置７０は、クランク軸１０２の位置および内燃機関１００の回転数を検出するクランクポジションセンサ８０、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ８１、その他の内燃機関１００の運転状態を検出するための検出部からの検出結果を受けて、アクチュエータ６０ａ〜アクチュエータ６０ｃを制御する。

図２は、可変動弁装置１０の二重カム軸２０、アクチュエータ６０ａ、アクチュエータ６０ｂおよび無端伝動帯５０を示す模式的断面図である。二重カム軸２０は、内部カム軸２１と外部カム軸２２とを備えた二重軸構造のカム軸である。外部カム軸２２は、内部カム軸２１の外側に内部カム軸２１と同一の回転中心線２３を有して配置されている。内部カム軸２１および外部カム軸２２は、互いに独立して時計方向および反時計方向に所定の角度回転できるように構成されている。

内部カム軸２１は、カム２４ａ、カム２５ａ、カム２６ａおよびカム２７ａを有している。外部カム軸２２は、カム２４ｂ、カム２５ｂ、カム２６ｂおよびカム２７ｂを有している。内燃機関１００の４つの気筒１０１を−Ｘ方向側の端部側から順に第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４気筒と称した場合、カム２４ａおよびカム２４ｂは、それぞれ第１気筒の吸気弁１０４ａおよび吸気弁１０４ｂに対応している。カム２５ａおよびカム２５ｂは、それぞれ第２気筒の吸気弁１０４ａおよび吸気弁１０４ｂに対応している。カム２６ａおよびカム２６ｂは、それぞれ第３気筒の吸気弁１０４ａおよび吸気弁１０４ｂに対応している。カム２７ａおよびカム２７ｂは、それぞれ第４気筒の吸気弁１０４ａおよび吸気弁１０４ｂに対応している。

なお、カム２４ａ〜カム２７ａの内部カム軸２１への接続方法およびカム２４ｂ〜カム２７ｂの外部カム軸２２への接続方法は、内部カム軸２１および外部カム軸２２が互いに独立して所定の角度回転できるのであれば、特に限定されるものではない。本実施例においては、カム２４ｂ〜カム２７ｂは、外部カム軸２２の外表面にピン、ボルト等の締結部材を用いて接続されている。なお、カム２４ｂ〜カム２７ｂは外部カム軸２２の外表面に溶接されていてもよい。カム２４ａ〜カム２７ａは、締結部材を用いて内部カム軸２１に接続されている。具体的には、カム２４ａ〜カム２７ａは、締結部材をカム２４ａ〜カム２７ａの例えばカムヒール側から少なくとも内部カム軸２１に至る部分にまで挿入することで、内部カム軸２１に接続されている。この場合、外部カム軸２２には、内部カム軸２１が回転したときにカム２４ａ〜カム２７ａ用の締結部材が移動するための溝が形成されている。内部カム軸２１が回転したとき、カム２４ａ〜カム２７ａは外部カム軸２２に対して摺動しながら回転する。

アクチュエータ６０ａは、内燃機関１００の−Ｘ方向側に配置され且つ内部カム軸２１の回転中心線２３がアクチュエータ６０ａを貫通するような位置に配置されている。すなわちアクチュエータ６０ａは、内部カム軸２１の−Ｘ方向側の回転中心線２３上に配置されている。

アクチュエータ６０ａは、内部カム軸２１の位相を制御するための動力発生装置である。本実施例においてはアクチュエータ６０ａの一例としてベーン式のアクチュエータを用いる。この場合、アクチュエータ６０ａは、ベーン６１ａとベーン６１ａを収容するハウジング６２ａとを備えている。ベーン６１ａは、制御装置７０によって油圧制御されることで、ハウジング６２ａに対して相対的に回転する。なお、ベーン６１ａの回転中心線は回転中心線２３と一致している。

ベーン６１ａが回転することで、ベーン６１ａに接続した内部カム軸２１は外部カム軸２２に対して相対的に回転する。その結果、内部カム軸２１の位相は外部カム軸２２の位相に対して独立して変更される。なお、ベーン６１ａの動力を内部カム軸２１に伝達できる態様であれば、ベーン６１ａと内部カム軸２１との接続態様は特に限定されず、例えばベーン６１ａは内部カム軸２１の−Ｘ方向側の端部に直接接続されていてもよく、接続部材を介して間接的に接続されていてもよい。

以上のようにアクチュエータ６０ａは、内部カム軸２１の位相を外部カム軸２２の位相に対して独立して制御している。内部カム軸２１の位相が外部カム軸２２の位相に対して独立して制御されることで、内部カム軸２１のカム２４ａ〜カム２７ａに対応した吸気弁１０４ａの位相も、吸気弁１０４ｂの位相に対して独立して制御される。

アクチュエータ６０ｂは、内燃機関１００の−Ｘ方向側に配置され且つクランク軸線１０３がアクチュエータ６０ｂを貫通するような位置に配置されている。すなわちアクチュエータ６０ｂは、内燃機関１００のアクチュエータ６０ａが配置されている側と同じ側のクランク軸線１０３上に配置されている。

アクチュエータ６０ｂは、外部カム軸２２の位相を制御するための動力発生装置である。本実施例においてはアクチュエータ６０ｂの一例として、ベーン式のアクチュエータを用いる。この場合、アクチュエータ６０ｂは、ベーン６１ｂとベーン６１ｂを収容するハウジング６２ｂとを備えている。ベーン６１ｂは制御装置７０によって油圧制御されることで、ハウジング６２ｂに対して相対的に回転する。なお、ベーン６１ｂの回転中心線はクランク軸線１０３と一致している。

アクチュエータ６０ｂは、巻掛け伝動機構を介して外部カム軸２２を駆動している。具体的にはアクチュエータ６０ｂの動力は、回転体４０ｂ、無端伝動帯５０および回転体４０ａを介して外部カム軸２２に伝達される。アクチュエータ６０ｂの動力が伝達された場合、外部カム軸２２は内部カム軸２１に対して相対的に回転する。その結果、外部カム軸２２の位相は内部カム軸２１の位相に対して独立して変更される。なお、ベーン６１ｂの動力を回転体４０ｂに伝達できる態様であれば、ベーン６１ｂと回転体４０ｂとの接続態様は特に限定されず、例えばベーン６１ｂは回転体４０ｂの−Ｘ方向側の端面に直接接続されていてもよく、接続部材を介して間接的に接続されていてもよい。

以上のようにアクチュエータ６０ｂは、巻掛け伝動機構を介して外部カム軸２２の位相を内部カム軸２１の位相に対して独立して制御している。外部カム軸２２の位相が内部カム軸２１の位相に対して独立して制御されることで、外部カム軸２２のカム２４ｂ〜カム２７ｂに対応した吸気弁１０４ｂの位相も、吸気弁１０４ａの位相に対して独立して制御される。

なお、図１（ａ）を参照して、アクチュエータ６０ｃはカム軸３０の−Ｘ方向の端部に回転体４０ｃを介して接続されている。本実施例に係るアクチュエータ６０ｃは、ベーン式のアクチュエータである。アクチュエータ６０ｃとして公知の可変動弁装置に用いられるベーン式のアクチュエータを適用できる。よって、アクチュエータ６０ｃの詳細な説明は省略する。なおアクチュエータ６０ａ〜アクチュエータ６０ｃは、ベーン式のアクチュエータに限定されるものではない。

続いて可変動弁装置１０の作動について説明する。図３（ａ）〜図３（ｃ）は、吸気弁および排気弁のバルブタイミングダイアグラムである。制御装置７０は、内燃機関１００の運転状態に基づいてアクチュエータ６０ａ〜アクチュエータ６０ｃを制御することで、吸気弁１０４ａ,１０４ｂおよび排気弁１０５ａ,１０５ｂのバルブタイミングを制御する。図３（ａ）は内燃機関１００の運転状態が始動時の状態のバルブタイミングダイアグラムであり、図３（ｂ）は内燃機関１００の運転状態がアイドル運転状態から軽負荷状態の場合のバルブタイミングダイアグラムであり、図３（ｃ）は内燃機関１００の運転状態が中負荷状態から高負荷状態の場合のバルブタイミングダイアグラムである。なお、内燃機関１００の運転状態は、内燃機関１００の回転数、アクセル開度、燃料噴射量等を用いて検出することができる。本実施例において制御装置７０は、一例として内燃機関１００の回転数およびアクセル開度を用いて内燃機関の運転状態を検出する。

図３（ａ）〜図３（ｃ）において、チャート１１０は、カム軸３０によって駆動される排気弁１０５ａおよび排気弁１０５ｂのバルブタイミングを示している。チャート１１１は、内部カム軸２１によって駆動される吸気弁１０４ａのバルブタイミングを示している。チャート１１２は、外部カム軸２２によって駆動される吸気弁１０４ｂのバルブタイミングを示している。

また、図３（ａ）〜図３（ｃ）において、バルブタイミングａ〜バルブタイミングｆが図示されている。バルブタイミングａは排気弁１０５ａおよび排気弁１０５ｂの開弁タイミングを示し、バルブタイミングｂは排気弁１０５ａおよび排気弁１０５ｂの閉弁タイミングを示している。バルブタイミングｃは吸気弁１０４ａの開弁タイミングを示し、バルブタイミングｄは吸気弁１０４ａの閉弁タイミングを示している。バルブタイミングｅは吸気弁１０４ｂの開弁タイミングを示し、バルブタイミングｆは吸気弁１０４ｂの閉弁タイミングを示している。なお、図３（ａ）において、バルブタイミングａ〜バルブタイミングｆは、それぞれ４８（ＣＡ）、７（ＣＡ）、−５０（ＣＡ）、６９（ＣＡ）、−１０（ＣＡ）、２９（ＣＡ）である。但しバルブタイミングａ〜バルブタイミングｆの数値は、これに限定されるものではない。

図３（ａ）に示すように、制御装置７０は、内燃機関１００の運転状態が始動時の状態の場合、吸気弁１０４ａおよび吸気弁１０４ｂと排気弁１０５ａおよび排気弁１０５ｂとの間のバルブオーバーラップ量がゼロになるようにアクチュエータ６０ａ〜アクチュエータ６０ｃを制御する。なお、本実施例において始動時の状態とは、内燃機関１００の始動直後の状態をいう。

図３（ｂ）に示すように、制御装置７０は、内燃機関１００の運転状態がアイドル運転状態から軽負荷状態の間の状態の場合、バルブオーバーラップが生じるようにアクチュエータ６０ａ〜アクチュエータ６０ｃを制御する。具体的には制御装置７０は、内燃機関１００の運転状態が始動時の状態を終了してアイドル運転状態に変化した場合、吸気弁１０４ｂが進角するようにアクチュエータ６０ｂを制御する（チャート１１２）。

ここで可変動弁装置１０においては、吸気弁１０４ｂが進角した場合、排気弁１０５ａおよび排気弁１０５ｂが進角するおそれがある。排気弁１０５ａおよび排気弁１０５ｂが吸気弁１０４ｂと共に進角したときに何ら措置を施さない場合、適切なバルブオーバーラップ量を得ることが困難になる。そこで、制御装置７０は、図３（ｂ）のチャート１１０が示すように、アクチュエータ６０ｃを制御して排気弁１０５ａおよび排気弁１０５ｂを遅角させることで、排気弁１０５ａおよび排気弁１０５ｂが吸気弁１０４ｂの進角に伴って進角しないようにしている。また、制御装置７０は、吸気弁１０４ａが遅角するようにアクチュエータ６０ａを制御する（チャート１１１）。それにより、吸気弁１０４ａは遅閉じになる。このようにして制御装置７０は、内燃機関１００の運転状態がアイドル運転状態から軽負荷状態の間の状態の場合、バルブオーバーラップ量を所定の値に制御している。

図３（ｃ）に示すように、制御装置７０は、内燃機関１００の運転状態が中負荷状態から高負荷状態の間の状態の場合、バルブオーバーラップ量が図３（ｂ）の場合よりもさらに大きくなるようにアクチュエータ６０ａ〜アクチュエータ６０ｃを制御する。具体的には制御装置７０は、内燃機関１００の運転状態が軽負荷状態から中負荷状態に変化した場合、吸気弁１０４ａが進角するようにアクチュエータ６０ａを制御する（チャート１１１）。これにより吸気弁１０４ａは早閉じになる。一方、制御装置７０は、吸気弁１０４ｂのバルブタイミング並びに排気弁１０５ａおよび排気弁１０５ｂのバルブタイミングが図３（ｂ）の状態を維持するようにアクチュエータ６０ｂおよびアクチュエータ６０ｃを制御する。すなわち、図３（ｂ）の状態から図３（ｃ）の状態に変化した場合、制御装置７０はアクチュエータ６０ａの駆動量のみ変化させ、アクチュエータ６０ｂおよびアクチュエータ６０ｃの駆動量は変化させない。このようにして制御装置７０は、内燃機関１００の運転状態が中負荷状態から高負荷状態の間の状態の場合、バルブオーバーラップ量を図３（ｂ）のバルブオーバーラップ量よりも大きな値に制御している。

図４は制御装置７０のフローチャートの一例を示す図である。制御装置７０は図４のフローチャートを所定の周期で繰り返し実行する。まず、制御装置７０は、内燃機関１００の回転数およびアクセル開度に基づいて、内燃機関１００の運転状態が始動時の状態か否かを判定する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において内燃機関１００の運転状態が始動時の状態と判定された場合、制御装置７０は、バルブオーバーラップ量（ＯＬ量）がゼロになるようにアクチュエータ６０ａ〜アクチュエータ６０ｃを制御する（ステップＳ２０）。次いで制御装置７０はフローチャートの実行を終了する。

ステップＳ１０において内燃機関１００の運転状態が始動時の状態と判定されなかった場合、制御装置７０は、内燃機関１００の運転状態がアイドル運転状態から軽負荷状態の間の状態であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。ステップＳ３０において内燃機関１００の運転状態がアイドル運転状態から軽負荷状態の間の状態であると判定された場合、制御装置７０はバルブオーバーラップ量が第１の値（Ａ）となるようにアクチュエータ６０ａ〜アクチュエータ６０ｃを制御する（ステップＳ４０）。次いで制御装置７０はフローチャートの実行を終了する。

ステップＳ３０において内燃機関１００の運転状態がアイドル運転状態から軽負荷状態の間の状態であると判定されなかった場合、制御装置７０は内燃機関１００の運転状態が中負荷状態から高負荷状態の間の状態であるか否かを判定する（ステップＳ５０）。ステップＳ５０において内燃機関１００の運転状態が中負荷状態から高負荷状態の間の状態であると判定された場合、制御装置７０はバルブオーバーラップ量が第１の値よりも大きい第２の値（Ｂ）になるようにアクチュエータ６０ａ〜アクチュエータ６０ｃを制御する（ステップＳ６０）。次いで制御装置７０はフローチャートの実行を終了する。ステップＳ５０において内燃機関１００の運転状態が中負荷状態から高負荷状態の間の状態であると判定されなかった場合、制御装置７０はフローチャートの実行を終了する。以上のように制御装置７０は、内燃機関１００の運転状態に基づいてアクチュエータ６０ａ、アクチュエータ６０ｂおよびアクチュエータ６０ｃを制御することで、バルブオーバーラップ量を調整している。

続いて、本実施例に係る可変動弁装置１０の効果を比較例に係る可変動弁装置と比較しつつ説明する。図５（ａ）〜図５（ｃ）は、比較例に係る可変動弁装置を示す模式的断面図である。図５（ａ）に示す比較例に係る可変動弁装置２００ａは、アクチュエータ６０ｂを備えていない点で本実施例に係る可変動弁装置１０と異なっている。このような可変動弁装置２００ａでは、吸気弁１０４ａの位相を制御することはできるが、吸気弁１０４ｂの位相を制御することはできない。すなわち、可変動弁装置２００ａでは、吸気弁１０４ａおよび吸気弁１０４ｂの位相をそれぞれ独立して制御することができない。これに対して本実施例に係る可変動弁装置１０によれば、アクチュエータ６０ａおよびアクチュエータ６０ｂを備えていることから、吸気弁１０４ａおよび吸気弁１０４ｂの位相をそれぞれ独立して制御することができる。

図５（ｂ）に示す比較例に係る可変動弁装置２００ｂは、内部カム軸２１を駆動するアクチュエータ６０ａがＸ方向側の回転中心線２３上に配置され、外部カム軸２２を駆動するアクチュエータ６０ｂが−Ｘ方向側の回転中心線２３上に配置されている。この場合、吸気弁１０４ａおよび吸気弁１０４ｂの位相をそれぞれ独立して制御することができる。

しかしながら、アクチュエータ６０ａおよびアクチュエータ６０ｂが二重カム軸２０の両側に配置されていることで、可変動弁装置２００ｂの回転中心線２３方向の長さ（以下、可変動弁装置の全長と称する）が、可変動弁装置２００ａおよび本実施例に係る可変動弁装置１０に比較して長くなっている。この場合、可変動弁装置２００ｂが搭載された内燃機関１００の車両への搭載位置が制限されてしまう。また、内燃機関１００の燃料噴射ポンプ、バキュームポンプ等の配置位置がアクチュエータ６０ａによって制約されてしまう。

これに対して本実施例に係る可変動弁装置１０によれば、アクチュエータ６０ｂが内燃機関１００のアクチュエータ６０ａが配置されている側と同じ側のクランク軸線１０３上に配置されていることから、可変動弁装置１０の全長が長くなるのが抑制されている。それにより、可変動弁装置２００ｂに比較して、可変動弁装置１０が搭載された内燃機関１００の車両への搭載位置の自由度が大きくなっている。また、燃料噴射ポンプ、バキュームポンプ等の配置位置がアクチュエータによって制約されるおそれも生じなくなっている。

図５（ｃ）に示す比較例に係る可変動弁装置２００ｃは、内部カム軸２１の位相を制御するベーン６１ａおよび外部カム軸２２の位相を制御するベーン６１ｂがハウジング６２ｄ内に収容されたアクチュエータ６０ｄを備えている。このアクチュエータ６０ｄは、二重カム軸２０の回転中心線２３の一方の側（図５（ｃ）では−Ｘ方向側）に配置されている。

可変動弁装置２００ｃにおいてベーン６１ａおよびベーン６１ｂの容積を本実施例に係る可変動弁装置１０のベーン６１ａおよびベーン６１ｂと同等にした場合には、可変動弁装置２００ｃの全長は可変動弁装置１０の全長よりも長くなる。そこで、可変動弁装置２００ｃの全長を小さく抑えるためにベーン６１ａおよびベーン６１ｂの容積を小さくした場合、可変動弁装置２００ｃの応答性は悪化してしまう。したがって、可変動弁装置２００ｃでは、可変動弁装置２００ｃの応答性を維持しつつ可変動弁装置２００ｃの全長が長くなるのを抑制することは困難である。また、可変動弁装置２００ｃの場合、センタースプール式のＯＣＶと併用することも困難となる。これに対して本実施例に係る可変動弁装置１０によれば、可変動弁装置１０の応答性が悪化することを抑制し且つ可変動弁装置１０の全長が長くなることを抑制しつつ、吸気弁１０４ａおよび吸気弁１０４ｂを独立して制御することができる。また、センタースプール式のＯＣＶを用いることができる。

以上説明したように、本実施例に係る可変動弁装置１０は、内部カム軸２１と外部カム軸２２とを有する二重軸構造のカム軸（二重カム軸２０）と、内部カム軸２１の回転中心線２３上に配置されて内部カム軸２１の位相を制御するアクチュエータ６０ａと、内燃機関１００のアクチュエータ６０ａが配置されている側と同じ側のクランク軸線１０３上に配置されて外部カム軸２２の位相を制御するアクチュエータ６０ｂと、を備えている。可変動弁装置１０によれば、アクチュエータ６０ａが内部カム軸２１の位相を制御し、アクチュエータ６０ｂが外部カム軸２２の位相を制御することで、吸気弁１０４ａおよび吸気弁１０４ｂの位相を独立して制御することができる。また、アクチュエータ６０ｂが内燃機関１００のアクチュエータ６０ａが配置されている側と同じ側のクランク軸線１０３上に配置されていることから、可変動弁装置１０の全長が長くなるのを抑制している。

また、可変動弁装置１０は、図３および図４において説明したように、内燃機関１００の運転状態に基づいてアクチュエータ６０ａ、アクチュエータ６０ｂおよびアクチュエータ６０ｃを制御することでバルブオーバーラップ量を調整する制御装置７０を備えている。それにより可変動弁装置１０によれば、内燃機関１００の運転状態に応じて適切な量のバルブオーバーラップ量を確保することができる。

なお、本実施例において可変動弁装置１０は吸気弁１０４ａおよび吸気弁１０４ｂの位相を独立して制御する代わりに、排気弁１０５ａおよび排気弁１０５ｂの位相を独立して制御してもよい。この場合、アクチュエータ６０ａおよび二重カム軸２０は、図１（ａ）の排気弁１０５ａおよび排気弁１０５ｂの側に配置される。その結果、内部カム軸２１は排気弁１０５ａを駆動するカム軸として機能し、外部カム軸２２は排気弁１０５ｂを駆動するカム軸として機能することになる。

また、本実施例においてアクチュエータ６０ｂは、巻掛け伝動機構を介して外部カム軸２２の位相を制御している。しかしながら、内燃機関１００のアクチュエータ６０ａが配置されている側と同じ側のクランク軸線１０３上に配置されたアクチュエータ６０ｂによって外部カム軸２２の位相を制御できる機構であれば、巻掛け伝動機構以外の機構を用いて外部カム軸２２の位相を制御してもよい。例えば可変動弁装置１０は、巻掛け伝動機構に代えて複数の歯車が組み合わされた歯車伝動機構を介して外部カム軸２２の位相を制御してもよい。

しかしながら歯車伝動機構は巻掛け伝動機構に比べて歯車を複雑に組み合わせる必要があることから、可変動弁装置１０の構成が複雑化するおそれがある。また、複数の歯車を備える必要があることから、可変動弁装置１０が重量化するおそれがある。さらに、内燃機関１００の−Ｘ方向側の側面のうちアクチュエータ６０ｂとアクチュエータ６０ａとの間に部材が存在している場合には、この部材を避けるように歯車伝動機構を配置する必要があることから、歯車伝動機構の構成がさらに複雑化するおそれがある。

これに対して巻掛け伝動機構の場合には、複雑な歯車列を用いることなく外部カム軸２２の位相を制御できることから可変動弁装置１０の構成を簡素化できるとともに軽量化することができる。また、無端伝動帯５０は歯車列の場合よりも内燃機関１００の−Ｘ方向側の部材を容易に避けることができる。この点においても巻掛け伝動機構を用いた場合の方が歯車伝動機構が用いられる場合に比較して可変動弁装置１０の構成を簡素化することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施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の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 可変動弁装置
２０ 二重カム軸
２１ 内部カム軸
２２ 外部カム軸
２３ 回転中心線
３０ カム軸
４０ 回転体
５０ 無端伝動帯
６０ アクチュエータ
７０ 制御装置
８０ クランクポジションセンサ
１００ 内燃機関
１０１ 気筒
１０３ クランク軸線
１０４ 吸気弁
１０５ 排気弁

Claims (4)

1. 内燃機関の第１の機関弁を駆動する内部カム軸と、前記内部カム軸の外側に前記内部カム軸と同一の回転中心線を有して配置されて前記内燃機関の第２の機関弁を駆動する外部カム軸と、を備える二重軸構造のカム軸と、
   前記内部カム軸の前記回転中心線上に配置されて前記内部カム軸の位相を制御する第１のアクチュエータと、
   前記内燃機関の前記第１のアクチュエータが配置されている側と同じ側のクランク軸線上に配置されて前記外部カム軸の位相を制御する第２のアクチュエータと、を備えることを特徴とする可変動弁装置。
2. 前記内燃機関は一つの気筒に２つの吸気弁を有し、
   前記第１の機関弁は２つの前記吸気弁のうち一方の前記吸気弁であり、前記第２の機関弁は他方の前記吸気弁である請求項１記載の可変動弁装置。
3. 前記内燃機関は一つの気筒に２つの排気弁を有し、
   前記第１の機関弁は２つの前記排気弁のうち一方の前記排気弁であり、前記第２の機関弁は他方の前記排気弁である請求項１記載の可変動弁装置。
4. 前記第２のアクチュエータは、巻掛け伝動機構を介して前記外部カム軸の位相を制御する請求項１〜３のいずれか１項に記載の可変動弁装置。

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