JP2015063923A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作用角が小さい場合にも時間面積を確保できる内燃機関の可変動弁装置を提供することを課題とする。【解決手段】アクチュエータにより移動する制御軸と、前記制御軸に対して揺動可能に設けられ前記制御軸の位置に応じて前記制御軸に対する相対角度が変更される揺動部材と、前記揺動部材の揺動により駆動する機関弁と、前記揺動部材を揺動させるカム機構と、を備え、前記カム機構は、カムベース部、前記カムベース部の外周から突出した第１位置と前記第１位置よりも低く前記カムベース部の外周から突出した第２位置間を揺動可能に前記カムベース部に連結され前記揺動部材を揺動させるカムロブ部、前記カムロブ部の位置を切り替える切替機構、を含み、前記切替機構は、前記機関弁の作用角が増大する途中で前記カムロブ部の位置を前記第２位置から前記第１位置へと切り替える、内燃機関の可変動弁装置。【選択図】図８

Description

本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。

特許文献１には、内燃機関の可変動弁装置が開示されている。

特開２００８−２５５８５１号公報

特許文献１の内燃機関の可変動弁装置では、リフト量が小さい場合には作用角は小さくなり、リフト量が大きい場合には作用角も大きい状態となる。このため作用角が小さい場合には機関弁が開いている時間面積を確保できなくなるおそれがある。これにより、例えば吸気効率が低下するおそれがある。

そこで、作用角が小さい場合にも時間面積を確保でき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。

上記目的は、アクチュエータにより移動する制御軸と、前記制御軸に対して揺動可能に設けられ前記制御軸の位置に応じて前記制御軸に対する相対角度が変更される揺動部材と、前記揺動部材の揺動により駆動する機関弁と、前記揺動部材を揺動させるカム機構と、を備え、前記カム機構は、カムベース部、前記カムベース部の外周から突出した第１位置と前記第１位置よりも低く前記カムベース部の外周から突出した第２位置間を揺動可能に前記カムベース部に連結され前記揺動部材を揺動させるカムロブ部、前記カムロブ部の位置を切り替える切替機構、を含み、前記切替機構は、前記機関弁の作用角が増大する途中で前記カムロブ部の位置を前記第２位置から前記第１位置へと切り替える、内燃機関の可変動弁装置によって達成できる。

アクチュエータにより移動する制御軸と、前記制御軸に対して揺動可能に設けられ前記制御軸の位置に応じて前記制御軸に対する相対角度が変更される揺動部材と、前記揺動部材の揺動により駆動する機関弁と、前記揺動部材を揺動させるカム機構と、を備え、前記カム機構は、第１カムロブ部、前記第１カムロブ部よりも小さい第２カムロブ部、前記第１及び第２カムロブ部の何れかが前記揺動部材を揺動させるように切り替える切替機構、を含み、前記切替機構は、前記機関弁の作用角が増大する途中で前記第２カムロブ部から前記第１カムロブ部へと切り替える、内燃機関の可変動弁装置によって達成できる。

作用角が小さい場合にも時間面積を確保できる内燃機関の制御装置を提供できる。

図１は、本実施例のエンジンシステムの説明図である。 図２は、可変動弁装置の外観図である。 図３は、可変動弁装置の外観図である。 図４Ａ、４Ｂは、軸方向からみた可変動弁装置の断面図である。 図５Ａ、５Ｂは、カムユニットの内部構造を示した断面図である。 図６Ａ〜６Ｃは、カムロブ部のロックの説明図である。 図７Ａ、７Ｂは、カムロブ部のロックの説明図である。 図８は、時間面積と作用角との関係を示したグラフである。 図９は、カムユニットの変形例を示した説明図である。

図１は、本実施例に係るエンジンシステムＡの模式図である。図１に示すエンジンシステムＡは、エンジンＥＮを含み、エンジンＥＮは、４つの気筒４２（図１では１つのみ図示）を有している。気筒４２は、４つに限定されず複数あればよい。このエンジンＥＮでは、吸気通路４３を流れる空気が燃焼室４５に充填され、筒内燃料噴射弁４４によって燃料が噴射され、空気と燃料との混合気が生成される。この混合気に対し点火プラグ４６による点火が行われると、混合気が燃焼してピストン４７が往復動し、エンジンＥＮの出力軸であるクランク軸４８が回転駆動される。そして、各燃焼室４５での燃焼により生じた排気は排気通路４９等を通ってエンジンＥＮの外部へ排出される。

エンジンＥＮの出力調整は、吸気通路４３に設けられたスロットル弁５１をアクチュエータ５２等によって駆動して、そのスロットル弁５１の開度を調節することによって実現される。スロットル開度の開度調節は、運転者によって操作されるアクセルペダル５３の踏込み量に応じてアクチュエータ５２が駆動されることにより行われる。

エンジンＥＮには、吸気弁ＩＶ及び排気弁ＥＶが気筒４２毎に設けられている。吸気弁ＩＶ、排気弁ＥＶはそれぞれ、クランク軸４８の回転が伝達されて回転する吸気側カムシャフトＩＳ、排気側カムシャフトＥＳによって作動する。この作動により、各吸気弁ＩＶは燃焼室４５と吸気通路４３との連結部分を開閉し、各排気弁ＥＶは燃焼室４５と排気通路４９との連結部分を開閉する。

エンジンＥＮには、排気弁ＥＶの作用角、リフト量を変更する可変動弁装置１Ｅとが設けられている。可変動弁装置１Ｅは、詳しくは後述するが、ＥＣＵ５からの指令に基づいて供給される油の圧力、及びアクチュエータの動力により、排気弁ＥＶの動作特性を変更する。具体的には、可変動弁装置１Ｅは、排気弁ＥＶの位相、作用角、最大リフト量を変更する。ここで、動作特性とは、これら弁の位相、最大リフト量、及び作用角の少なくとも一つを含む。

また、エンジンシステムＡには、可変動弁装置１Ｅを駆動するための作動油を貯留しているオイルパン９０が設けられている。オイルポンプＰにより、オイルパン９０に貯留された油が可変動弁装置１Ｅに供給される。油の供給量は、それぞれオイルコントロールバルブＯＣＶ２により制御される。オイルコントロールバルブＯＣＶ２は、電磁駆動式の流量制御弁であり、ＥＣＵ５によって制御される。オイルポンプＰは、エンジンＥＮのクランク軸４８に連動した機械式である。

エンジンＥＮには、クランク軸４８が一定角度回転する毎にパルス状の信号を発生するクランク角センサ７１が設けられている。また、吸気通路４３内のスロットル弁５１よりも下流には、吸入空気の圧力を検出するための吸気圧センサ７４が設けられている。また、運転者による同アクセルペダル５３の踏込み量を検出するアクセルセンサ７５、スロットル開度を検出するスロットルセンサ７６、エンジンＥＮを冷却するため冷却水の温度を検出する水温センサ７７が設けられている。また、オイルパン９０には、オイルパン９０に貯留された油の温度を検出する温度センサ７９が設けられている。

ＥＣＵ５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などから構成され、各センサからの出力に基づいて、エンジンシステムＡ全体の作動を制御する。また、ＥＣＵ５は、制御部に相当する。

次に、可変動弁装置１Ｅについて詳細に説明する。図２、３は、本実施例の可変動弁装置１Ｅの外観図である。可変動弁装置１Ｅは、排気側カムシャフトＥＳ、排気側カムシャフトＥＳに設けられたカムユニットＣＵ、後述するアームアッセンブリ１３４を含む。排気側カムシャフトＥＳは、カムユニットＣＵの一端に接続した部分ＳＡ、カムユニットＣＵの他端に接続した部分ＳＢ、を含む。排気側カムシャフトＥＳは、内燃機関からの動力により回転する。排気側カムシャフトＥＳと共にカムユニットＣＵが回転することにより、詳しくは後述するアームアッセンブリ１３４、ロッカーアームＲを介して排気弁ＥＶをリフトさせる。排気弁ＥＶは、内燃機関の機関弁の一例である。カムユニットＣＵは、カム機構の一例である。

カムユニットＣＵは、カムシャフトＳよりも径が大きくカムシャフトＳの部分ＳＡ、ＳＢに連結されたカムベース部１０、カムベース部１０に連結された２つのカムロブ部２０、を含む。カムベース部１０は、略円柱状であり、カムシャフトＳの軸方向（以下、軸方向と称する）から見た場合に略円形のベース円部１１を有している。ベース円部１１は、カムベース部１０の外周面に相当する。２つのカムロブ部２０は、軸方向に所定の間隔をあけて並んでいる。２つのカムロブ部２０は、それぞれ２つのロッカーアームＲを押して２つの排気弁ＥＶをリフトさせる。カムベース部１０の軸方向の厚さは、カムロブ部２０の軸方向の厚さよりも厚い。

図３に示すように、カムベース部１０は、２つのカムロブ部２０の間に凹部１０Ｈが形成されている。凹部１０Ｈは、２つのロッカーアームＲがカムベース部１０に接触する部分の間に形成されている。凹部１０Ｈは、ロッカーアームＲに接触しない。支持シャフト３３は、カムベース部１０、２つのカムロブ部２０を軸方向に貫通している。カムロブ部２０は、支持シャフト３３を支点としてカムベース部１０に対して揺動する。カムロブ部２０は、カムベース部１０のベース円部１１から最大限に突出した第１位置とベース円部１１から突出し第１位置よりも低い第２位置間を揺動可能である。支持シャフト３３の一部は凹部１０Ｈ内で露出している。２つのカムロブ部２０には、それぞれストッパピン３４Ｐが貫通している。

カムベース部１０の凹部１０Ｈでは、２つのスプリング３４ｓが支持シャフト３３に巻かれている。スプリング３４ｓの一端は凹部１０Ｈの内側面を押し、スプリング３４ｓの他端はストッパピン３４Ｐを押している。即ち、スプリング３４ｓは、ストッパピン３４Ｐが凹部１０Ｈから離れるように付勢している。これにより、カムロブ部２０はカムベース部１０から突出するように付勢される。スプリング３４ｓは、付勢部材の一例である。

図２、３において、２つのカムロブ部２０は双方とも第２位置にある。本実施例の場合、カムロブ部２０が第１位置及び第２位置の何れの場合も、カムベース部１０のベース円からカムロブ部２０が部分的に突出する。

図４Ａ、４Ｂは、軸方向からみた可変動弁装置１Ｅの断面図である。図４Ａは、第１位置にあるカムロブ部２０を示し、図４Ｂは、第２位置にあるカムロブ部２０を示している。カムロブ部２０は、カムベース部１０の供給経路Ｔを回避した略Ｕ字状又は略Ｌ字状である。カムロブ部２０の基端側は支持シャフト３３が貫通している。図４Ａ、４Ｂにおいて、カムシャフトＳは時計方向に回転する。これに伴いカムベース部１０、カムロブ部２０も時計方向に回転する。カムベース部１０には、ストッパピン３４Ｐが貫通した長孔１４が形成されている。カムロブ部２０の揺動に伴って移動するストッパピン３４Ｐの移動範囲を長孔１４が規制することにより、カムロブ部２０の揺動範囲を規制している。

図４Ａ、４Ｂに示すように、カムロブ部２０が第２位置にある場合もカムベース部１０から突出する。尚、後述するアームアッセンブリ１３４が同じ状態の場合、カムロブ部２０が第１位置にある場合では排気弁ＥＶの作用角は大きくなり、カムロブ部２０が第２位置にある場合には排気弁ＥＶの作用角は小さくなる。

次に、アームアッセンブリ１３４について説明する。アームアッセンブリ１３４は、例えば特開２００８−２５５８５１号公報に開示されている装置と同じであり公知のものである。アームアッセンブリ１３４は、揺動部材の一例である。

ロッカーシャフト１３１は、カムシャフトＳと平行に延び、軸方向及び周方向への移動が規制された状態で取り付けられている。コントロールシャフト１３２は、ロッカーシャフト１３１内に軸方向の移動可能に挿入されている。コントロールシャフト１３２の一端側には、駆動用のアクチュエータが接続されている。コントロールシャフト１３２は、アクチュエータによって軸方向に前進・後退される。コントロールシャフト１３２は制御軸の一例である。

アームアッセンブリ１３４は、気筒数と同数設けられており、ロッカーシャフト３１に対し各気筒と対応するように設置されている。このアームアッセンブリ１３４は、カムユニットＣＵと、ロッカーアームＲのローラＲａとの間に配設されている。

アームアッセンブリ１３４は、コントロールシャフト１３２と連動して移動可能なスライダギアと、カムユニットＣＵにより駆動される入力アーム１４１と、排気弁ＥＶをリフトさせる出力アーム１４２とを備えている。入力アーム１４１および出力アーム１４２は、スライダギア上に設けられ、軸方向への移動が規制されている。出力アーム１４２は、径方向に突出したノーズ１４２ｃを備えている。

カムユニットＣＵが入力アーム１４１のローラ１４１ｅに接触して入力アーム１４１を揺動させることにより、これに伴い出力アーム１４２が揺動する。出力アーム１４２のノーズ１４２ｃがロッカーアームＲのローラＲａを押圧することにより、排気弁ＥＶはリフトされる。

コントロールシャフト１３２の軸方向の移動により、スライダギアも軸方向に移動する。これに伴い、入力アーム１４１に対する出力アーム１４２の軸周りの相対角度差が変更できる。従って、例えばカムロブ部２０が第１位置で固定されている場合であっても、コントロールシャフト１３２を移動させることにより、排気弁ＥＶの作用角及びリフト量が変化する。例えば、カムロブ部２０が第１位置で固定されている場合、コントロールシャフト１３２の一方向の移動に伴って、排気弁ＥＶの作用角及びリフト量が小さい状態から、作用角及びリフト量が大きい状態へと切り替えられる。カムロブ部２０が第２位置で固定されている場合も同様である。このようにアームアッセンブリ１３４によって変更される排気弁ＥＶの作用角及びリフト量は、共に増大又は共に減少する。

図５Ａ、５Ｂは、カムユニットＣＵの内部構造を示した断面図である。図５Ａ、５Ｂにおいては、２つのカムロブ部２０は共にリフト状態にある。図５Ａ、５Ｂは、それぞれ図４ＡのＡ−Ａ断面図、図４ＢのＢ−Ｂ断面図に相当する。図５Ａ、５Ｂに示すように、カムユニットＣＵは、軸方向でのカムユニットＣＵの中心に軸方向に対称に形成されている。従って、以下の説明では２つのカムロブ部２０のうち一方について説明する。カムベース部１０には、カムロブ部２０を収納可能なスリット１２が形成されている。カムベース部１０内には、カムシャフトＳの軸心上で延びた供給経路Ｔ、供給経路Ｔから径方向外側に延びた経路Ｔ５、Ｔ６が形成されている。経路Ｔ５、Ｔ６は、それぞれ供給経路Ｔから径方向外側に延び、次に軸方向に延びて２つのカムロブ部側に延びている。経路Ｔ６は第１経路の一例である。経路Ｔ５は、第２経路の一例である。

オイルコントロールバルブＯＣＶ２は、オイルポンプＰにより供給経路Ｔ内に供給される油圧を、オイルコントロールバルブＯＣＶ２に印加される電流値に基づいてリニアに調整できる。オイルコントロールバルブＯＣＶ２は、油圧制御弁の一例である。オイルコントロールバルブＯＣＶ１も同様である。尚、油圧制御弁は、段階的に供給経路Ｔ内に供給される油圧を調整可能なものであってもよい。ＥＣＵ５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成され、内燃機関全体の動作を制御する。ＲＯＭには、後述する制御を実行するためのプログラムが格納されている。

カムベース部１０は、２つのカムロブ部２０にそれぞれ作用するピン１５Ｐ、１６Ｐ、１７Ｐを保持している。２つのカムロブ部２０はそれぞれピン２６Ｐを保持している。ピン２６Ｐは、ロック部材の一例である。図５Ｂは、ピン１５Ｐ等を省略した図である。カムロブ部２０は、支持シャフト３３が貫通した基端部から離れた自由端部を有し、カムロブ部２０の自由端部側にはピン２６Ｐを保持した孔２６が形成されている。孔２６は、カムロブ部２０を軸方向に貫通している。孔２６は、保持孔の一例である。

カムベース部１０には、スリット１２に連通した孔１５、１６が形成されている。孔１５、１６は、スリット１２に対して同一側に形成されている。孔１５、１６は、軸方向に延び、底面を有している。孔１５、１６には、それぞれピン１５Ｐ、１６Ｐが収納されている。孔１５の底面とピン１５Ｐとの間にはピン１５Ｐに連結されたスプリング１５Ｓが配置されている。孔１６の底面とピン１６Ｐとの間にはピン１６Ｐに連結されたスプリング１６Ｓが配置されている。スプリング１６Ｓは、カムロブ部２０に向けてピン１６Ｐを付勢している。スプリング１５Ｓは、ピン１５Ｐが孔１５から離脱しない程度の長さに設定されている。スプリング１５Ｓは、第２スプリングの一例である。スプリング１６Ｓは、第１スプリングの一例である。

カムベース部１０には、スリット１２を介して孔１６に対向する孔１７が形成されている。孔１７には、ピン１７Ｐが収納されている。孔１７は、経路Ｔ６に連通している。孔１７は、孔１６と同軸上に位置している。孔１７は、軸方向に延びている。

カムロブ部２０が第１位置にある場合、孔１６、１７、２６は軸方向に並び、ピン１６Ｐ、１７Ｐ、２６Ｐは軸方向に並ぶ。換言すれば、カムロブ部２０が揺動範囲の一端でこのような位置に位置づけられるように、ストッパピン３４Ｐに係合した長孔１４によりカムロブ部２０の揺動範囲が規定されている。リフト状態においては、スプリング１６Ｓの付勢力により、ピン１６Ｐが孔１６、２６に共通に挿入され、ピン２６Ｐは孔２６、１７に共通に挿入される。これにより、カムロブ部２０はリフト状態でカムベース部１０にロックされる。孔１７は、第１ロック孔の一例である。

次に、カムロブ部２０のロックについて詳細に説明する。図６Ａ〜７Ｂは、カムロブ部２０のロックの説明図である。オイルコントロールバルブＯＣＶ２及びオイルポンプＰにより供給経路Ｔを介して経路Ｔ５、Ｔ６内にオイルが供給されると、図６Ａに示すように、ピン１７Ｐがスプリング１６Ｓの付勢力に抗してカムロブ部２０側に押される。これにより、ピン１６Ｐは孔２６から離脱し、ピン２６Ｐは孔１７から離脱する。即ち、ピン１６Ｐ、１７Ｐ、２６Ｐは、それぞれ孔１６、１７、２６に収納される。これにより、第１位置でカムロブ部２０のロックが解除される。

カムロブ部２０のロックが解除された状態でカムシャフトＳが回転することにより、カムロブ部２０はロッカーアームＲから反力を順に受ける。これにより、図６Ｂに示すように、カムロブ部２０はスプリング３４ｓの付勢力に抗して第２位置に移動する。換言すれば、スプリング３４ｓの付勢力は、カムロブ部２０のロックが解除されている状態でロッカーアームＲからの反力のみでカムロブ部２０は第２位置に移動可能な程度に設定されている。このようにロッカーアームＲはロックが解除されたカムロブ部２０を第２位置側に付勢する。カムロブ部２０が第２位置にある場合には、孔１５、２６とは同軸上に並ぶ。換言すれば、カムロブ部２０が揺動範囲の他端でこのような位置に位置づけられるように、ストッパピン３４Ｐに係合した長孔１４によりカムロブ部２０の揺動範囲が規定されている。ロッカーアームＲは、バブルを駆動するためのカムフォロアの一例である。尚、カムフォロアは、カムに直接駆動されるバルブリフタであってもよい。

ピン２６Ｐは経路Ｔ５からのオイルの圧力により、図６Ｃに示すように、スプリング１５Ｓの付勢力に抗して孔１５、２６に共通に挿入される。これにより、リフト停止状態でカムロブ部２０はロックされる。このように、オイルが所定の圧力以上で供給経路Ｔ内に供給されている間は、カムロブ部２０は第２位置でロックされる。孔１５は、第２ロック孔の一例である。

次にオイルコントロールバルブＯＣＶ２により供給経路Ｔへのオイルの供給が停止されると、図７Ａに示すように、スプリング１５Ｓの付勢力によりピン２６Ｐが孔１５から離脱して孔２６に収納される。これにより、第２位置でカムロブ部２０のロックが解除される。

次に、スプリング３４ｓの付勢力に従って、図７Ｂに示すように、カムロブ部２０が第２位置から第１位置へ移動する。実際には、カムロブ部２０がロッカーアームＲに接触していない間に、スプリング３４ｓの付勢力に従ってカムロブ部２０は第１位置へと移行する。カムロブ部２０が第１位置にある状態では、前述したようにピン１６Ｐ、２６Ｐ、１７Ｐが軸方向に並ぶ。

この状態で、図５Ａに示すように、スプリング１６Ｓの付勢力に従って、ピン１６Ｐが孔１６、２６に共通に挿入され、同様にピン２６Ｐは孔２６、１７に共通に挿入される。これにより、第１位置でカムロブ部２０がロックされる。以上のようにしてカムロブ部２０が第１位置及び第２位置でロックされる。孔２６、ピン２６Ｐ、スプリング１５Ｓ、１６Ｓ、孔１５、１７等は、ロック機構の一例である。このようにカムロブ部２０が第２位置でもロックされるので、カムロブ部２０を安定した状態で保持でき、信頼性や耐久性が確保されている。

スプリング１５Ｓや、オイルコントロールバルブＯＣＶ２や供給経路Ｔ、経路Ｔ６、ピン２６Ｐは、カムロブ部２０の位置を切り替える切替機構に相当する。

図２、３、４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂに示したように、カムベース部１０は、カムシャフトＳに連結されており、カムシャフトＳはカムベース部１０を貫通していない。このため、カムベース部１０の軸方向の断面積を確保することができ、カムベース部１０の強度を確保することができる。カムシャフトＳはカムベース部１０を貫通していないためカムシャフトＳの径を細くする必要はない。このためカムシャフトＳの強度も確保されている。カムベース部１０に形成された孔１５、１６、１７、カムロブ部２０に形成された孔２６などは、全て軸方向に延びている。このため、例えば、軸方向と交差する方向に延びた孔を設けこの孔内を摺動するピンを配置した場合と比較して、カムベース部１０の軸方向での断面積を確保することができる。これにより、カムユニットＣＵの強度が確保されている。

図４Ａ、４Ｂに示したように、カムロブ部２０の自由端は、カムロブ部２０の基端側からカムシャフトＳの回転方向から逆方向に離れている。ここで、カムロブ部２０の基端側は、支持シャフト３３により揺動の支点となっている。このため、ロッカーアームＲの反力により、カムロブ部２０がカムシャフトＳの回転方向と逆方向に揺動するのが容易となる。これによって、ロックが解除された状態で、カムロブ部２０の第２位置から第１位置へ移動が容易となっている。また、第２位置へ移動する際のカムロブ部２０が受けるロッカーアームＲからの反力による負荷が低減され、カムロブ部２０の耐久性が確保されている。

また、カムベース部１０は、２つのカムロブ部２０を支持している。このため、カムベース部１０は軸方向の長さを確保しているため強度が確保されている。また、カムベース部１０を２つのカムロブ部２０に共通化して使用しているため部品点数も削減されている。また、支持シャフト３３は２つのカムロブ部２０に共通に貫通しているため、これによっても部品点数が削減されている。

また、図２、３に示したように、スプリング１５Ｓ、１６Ｓ、３４ｓは、カムロブ部２０に対して軸方向に配置されている。例えばこのようなスプリング３４ｓ等をカムロブ部２０に対して径方向に重なる位置に配置する場合と比較して、カムロブ部２０の軸方向での断面積を確保できる。これによりカムロブ部２０の強度を確保することができる。

また、上述したようにスプリング３４ｓが配置された凹部１０Ｈは、ロッカーアームＲに接触しない部分に設けられているので、この部分を有効利用している。スプリング３４ｓが、ロッカーアームＲに接触するカムベース部１０の部分から退避した位置に配置されていることにより、ロッカーアームＲが接触するカムベース部１０の部分の軸方向の断面積も確保されている。これにより、カムベース部１０の強度も確保されている。

図４Ａに示したように、経路Ｔ５の出口はスリット１２に開口するように形成され、この出口はリフト状態のカムロブ部２０から離れた位置に形成されている。このため、リフト状態の場合において、供給経路Ｔにオイルを供給することにより、経路Ｔ５の出口からスリット１２を介してロッカーアームＲ等にオイルを供給できる。これにより、ロッカーアームＲとカムユニットＣＵ等の潤滑を確保することができる。また、従来のカムシャワー機構を廃止したとしても、本実施例の可変動弁装置１Ｅにより、潤滑を促進することができる。

図８は、排気弁ＥＶの作用角と時間面積との関係を示したグラフである。曲線ＣＬは、カムロブ部２０が第１位置でロックされている場合での作用角と時間面積との関係を示している。曲線ＣＳは、カムロブ部２０が第２位置でロックされている場合での作用角と時間面積との関係を示している。ここで、時間面積とは、縦軸を排気弁ＥＶのリフト量とし横軸をクランク角度としたグラフ上に示された、排気弁ＥＶのリフト状態を示した曲線とリフト量がゼロを示す水平線とで囲まれた面積を示す。また、作用角は、カムロブ部２０の位置のみならず、アームアッセンブリ１３４の入力アーム１４１と出力アーム１４２との相対角度差によって決定される。ここで、カムロブ部２０が同じ位置でロックされている状態では、入力アーム１４１と出力アーム１４２との相対角度差が大きいほど、排気弁ＥＶの作用角、リフト量は増大する。

従って、図８において、作用角が同じである曲線ＣＬ、ＣＳ上の点では、曲線ＣＬ上の点での入力アーム１４１、出力アーム１４２の相対角度差と、曲線ＣＳ上での点での入力アーム１４１、出力アーム１４２の相対角度差とは異なっている。具体的には、作用角が比較的小さい場合には作用角が同じであっても、カムロブ部２０が第１位置にある場合での相対角度差は、カムロブ部２０が第２位置にある場合での相対角度差よりも小さい。また、作用角が比較的大きい場合には作用角が同じであっても、カムロブ部２０が第１位置にある場合での相対角度差は、カムロブ部２０が第２位置にある場合での相対角度差よりも大きい。

図８に示すように、比較的小さい作用角を実現する場合、第２位置にあるカムロブ部２０により実現した場合の方が、第１位置にあるカムロブ部２０で同じ作用角を実現する場合よりも、時間面積が確保できる。また、比較的大きい作用角を実現する場合、第１位置にあるカムロブ部２０により実現した場合の方が、第２位置にあるカムロブ部２０で同じ作用角を実現する場合よりも時間面積を確保できる。

本実施例では、時間面積の確保を優先するようにカムロブ部２０の位置を切り替える。図８に示すように、作用角が増大する途中で、カムロブ部２０を第２位置から第１位置へと切り替える。具体的には、曲線ＣＬ、ＣＳの交点に対応する作用角を閾値としてカムロブ部２０の位置を切り替える。目標作用角が最小作用角から閾値までの間では、カムロブ部２０を第２位置で固定する。閾値から最大作用角までの間では、カムロブ部２０を第１位置で固定する。作用角が比較的小さい場合に時間面積を確保することにより、エンジンＥＮの吸気効率の低下を抑制できる。また、作用角が比較的大きい場合に時間面積を確保することにより、エンジンＥＮの運動性の低下を抑制できる。尚、上記の閾値は予め実験等により算出されてＥＣＵ５のＲＯＭ等に記録されている。尚、図８に示した例では、所定の作用角は、曲線ＣＬ、ＣＳが交差する位置での作用角であるがこれに限定されない。

尚、図８に示したグラフはあくまで一例である。カムロブ部２０の形状や大きさによっては、曲線ＣＬ、ＣＳが交差しない場合もある。このような場合も同様に、目標作用角が最小作用角から所定の閾値までの間ではカムロブ部２０を第２位置で固定し、目標作用角が所定の閾値から最大作用角までの間ではカムロブ部２０を第１位置で固定する。

図９は、変形例のカムユニットＣＵ´の説明図である。カムユニットＣＵ´は、カムシャフトＳ´と同軸上に固定されたカムベース部１０´、カムベース部１０´に軸方向に並んで設けられているカムロブ部２０Ｌ、２０Ｓ、を含む。また、カムシャフトＳ´は、アクチュエータによって軸方向に移動可能である。カムシャフトＳ´が軸方向に移動することにより、入力アーム１４１を駆動するカムロブ部をカムロブ部２０Ｌ、又はカムロブ部２０Ｓに択一的に切り替えることができる。アクチュエータは、カムロブ部２０Ｌ、２０Ｓの何れかがアームアッセンブリ１３４を揺動させるように切り替えるための切替機構の一例である。

カムベース部１０´の回転中心からカムロブ部２０Ｌの先端部までの長さは、カムベース部１０´の回転中心からカムロブ部２０Ｌの先端部までの長さよりも長い。また、カムベース部１０´から突出しているカムロブ部２０Ｌの両側の根元部間の中心周りの角度は、カムベース部１０´から突出しているカムロブ部２０Ｓの両側の根元部間の中心周りの角度よりも大きい。このように、カムロブ部２０Ｌ、２０Ｓは大きさ、形状が異なっている。カムロブ部２０Ｌの面積は、カムロブ部２０Ｓの面積よりも大きい。このようなカムユニットＣＵ´を採用してもよい。カムロブ部２０Ｌは第１カムロブ部、カムロブ部２０Ｓは第２カムロブ部の一例である。

尚、カムロブ部２０Ｌ、２０Ｓの先端部の長さは同じであってもよい。カムロブ部２０Ｌの両側の根元部間の中心周りの角度と、カムロブ部２０Ｓの両側の根元部間の中心周りの角度とは同じであってもよい。カムロブ部２０Ｌ、２０Ｓの形状が異なっていればよい。即ち、入力アーム１４１を揺動させるカムロブ部２０Ｌの外周面の長さが、入力アーム１４１を揺動させるカムロブ部２０Ｓの外周面の長さよりも長ければよい。

以上のように、カムユニットは、図１〜７に示したように単一のカムロブ部２０の位置を切り替えるものであってもよいし、図９に示すように、予め大きさが異なるカムを切り替えるものであってもよい。また、その他の構造のカムユニットであってもよい。このように、本実施例の可変動弁装置は、従来の可変動弁装置と異なり、作用角が小さい場合にも機関弁の時間面積を確保できる。このため、作用角が小さく時間面積も小さい場合に生じうる問題を抑制できる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係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。

上記実施例では、可変動弁装置１Ｅを排気側に設けたが、吸気側に設けてもよいし、排気側及び吸気側の双方に設けてもよい。

ロック機構は、第１位置でのみカムロブ部２０をロックし、第２位置ではロックしないものであってもよい。即ち、カムベース部１０は、経路Ｔ５や、孔１５、ピン１５Ｐ、スプリング１５Ｓを備えていなくてもよい。この場合、ロックが解除された状態でカムロブ部２０は、スプリング３４ｓの付勢力とロッカーアームＲからの力により第１位置及び第２位置間を往復しながらカムベース部１０とともに回転する。

コントロールシャフトを周方向に回転させることにより、コントロールシャフトと共に出力アーム１４２が周方向に回転して、入力アーム１４１、出力アーム１４２の相対角度差を変更できるものであってもよい。

リフト状態において、ピン１７Ｐを介さずに直接ピン２６Ｐにオイルの圧力を作用させてもよい。また、ピン１５Ｐ、１６Ｐを介さずにスプリング１５Ｓ、１６Ｓが直接ピン２６Ｐを付勢してもよい。

カムベース部１０は、カムシャフトＥＳと一体に成型されていてもよいし、本実施例のように別体で成型した後に接合してもよい。

上記実施例では２つの排気弁ＥＶのそれぞれに位置の切替が可能なカムロブ部２０が設けられているが、一方の排気弁ＥＶにのみカムロブ部２０を設けてもよい。

１Ｅ 可変動弁装置
ＥＶ 排気弁（機関弁）
５ ＥＣＵ
Ｒ ロッカーアーム
ＯＣＶ２ オイルコントロールバルブ
１０ カムベース部
１１ ベース円部
２０ カムロブ部
２６Ｐ ピン
３４ｓ スプリング（付勢部材）
１３２ コントロールシャフト（制御軸）
１３４ アームアッセンブリ（揺動部材）

Claims (2)

1. アクチュエータにより移動する制御軸と、
   前記制御軸に対して揺動可能に設けられ前記制御軸の位置に応じて前記制御軸に対する相対角度が変更される揺動部材と、
   前記揺動部材の揺動により駆動する機関弁と、
   前記揺動部材を揺動させるカム機構と、を備え、
   前記カム機構は、カムベース部、前記カムベース部の外周から突出した第１位置と前記第１位置よりも低く前記カムベース部の外周から突出した第２位置間を揺動可能に前記カムベース部に連結され前記揺動部材を揺動させるカムロブ部、前記カムロブ部の位置を切り替える切替機構、を含み、
   前記切替機構は、前記機関弁の作用角が増大する途中で前記カムロブ部の位置を前記第２位置から前記第１位置へと切り替える、内燃機関の可変動弁装置。
2. アクチュエータにより移動する制御軸と、
   前記制御軸に対して揺動可能に設けられ前記制御軸の位置に応じて前記制御軸に対する相対角度が変更される揺動部材と、
   前記揺動部材の揺動により駆動する機関弁と、
   前記揺動部材を揺動させるカム機構と、を備え、
   前記カム機構は、第１カムロブ部、前記第１カムロブ部よりも小さい第２カムロブ部、前記第１及び第２カムロブ部の何れかが前記揺動部材を揺動させるように切り替える切替機構、を含み、
   前記切替機構は、前記機関弁の作用角が増大する途中で前記第２カムロブ部から前記第１カムロブ部へと切り替える、内燃機関の可変動弁装置。
   
   

Images