JP2015074987A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音の増大を抑制し空燃比の制御への影響を抑制した内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】気筒を開閉する第１及び第２排気弁と、膨張行程、排気行程、吸気行程、及び圧縮行程を含む全行程の期間内で前記第１及び第２排気弁の少なくとも一方を開いた状態とし、全行程の期間内で前記第１及び第２排気弁を少なくとも一度は閉じる開放制御を実行する可変動弁装置と、を備えた内燃機関の制御装置。
【選択図】図９

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、内燃機関のポンプ損失を低減するために、吸気弁と排気弁で分担して気筒を吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の全行程で開放する技術が開示されている。

特開２００４−２２５６６２号公報 国際公開第２０１２／０５６５３５号 特開２０１０−００２２３９号公報 特開平６−３４６７１１号公報 特開平７−１１９５０２号公報 特開平１０−８２３３４号公報 特開２００１−９０５６４号公報

全行程での気筒の開放を吸気弁により分担させると、吸気通路側に流れる空気の量が増大して騒音が増大する恐れがある。また、吸気通路の壁面に燃料が付着して、通常運転への復帰時に空燃比の制御に影響を与える恐れがある。

そこで、騒音の増大を抑制し空燃比の制御への影響を抑制した内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的は、気筒を開閉する第１及び第２排気弁と、膨張行程、排気行程、吸気行程、及び圧縮行程の各工程の期間内で前記第１及び第２排気弁の少なくとも一方を開き、全行程の期間内で前記第１及び第２排気弁を少なくとも一度は閉る開放制御を実行する可変動弁装置と、を備えた内燃機関の制御装置によって達成できる。

前記可変動弁装置は、前記開放制御と通常制御とを切替る切替機構を含み、前記通常制御では、前記第１及び第２排気弁は前記排気行程の期間内で開いており、前記吸気行程の後半期間、及び前記圧縮行程の期間で閉じた状態に維持される、構成を採用してもよい。

前記可変動弁装置は、前記排気行程で前記第１及び第２排気弁をそれぞれ開くための第１及び第２主カムと、前記排気行程以外の行程を含む行程で前記第１及び第２排気弁をそれぞれ開くための第１及び第２副カムと、前記第１及び第２主カムのみがそれぞれ前記第１及び第２排気弁を開く通常制御と前記第１及び第２主カムと共に前記第１及び第２副カムがそれぞれ前記第１及び第２排気弁を開く前記開放制御とを切替る切替機構と、を含む、構成を採用してもよい。

前記可変動弁装置は、前記排気行程で前記第１及び第２排気弁をそれぞれ開くための第１及び第２主カムと、前記排気行程以外の行程を含む行程で前記第１及び第２排気弁をそれぞれ開くための第１及び第２副カムと、前記第１及び第２主カムのみがそれぞれ前記第１及び第２排気弁を開く通常制御と前記第１及び第２副カムのみがそれぞれ前記第１及び第２排気弁を開く前記開放制御とを切替る切替機構と、を含む、構成を採用してもよい。

前記気筒を開閉する吸気弁が開いている期間での前記第１排気弁のリフト量又は前記第２排気弁のリフト量の大きい方のリフト量の平均値は、前記膨張行程の期間内での前記第１排気弁のリフト量又は前記第２排気弁のリフト量の大きい方のリフト量の平均値よりも小さい、構成を採用してもよい。

前記吸気弁のリフト量が最大の時には、前記第１及び第２排気弁の一方は開き他方は閉じている、構成を採用してもよい。

前記第１排気弁は、油圧式ラッシュアジャスタに支持されたカムフォロアにより駆動される、構成を採用してもよい。

騒音の増大を抑制し空燃比の制御への影響を抑制した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３Ａ、３Ｂは、軸方向からみたカムユニットの断面図である。 図４Ａ、４Ｂは、軸方向からみたカムユニットの断面図である。 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、副カムのロックの説明図である。 図７Ａ、７Ｂは、副カムのロックの説明図である。 図８は、通常制御での排気弁及び吸気弁のリフト状態を示したグラフである。 図９は、開放制御での排気弁及び吸気弁のリフト状態を示したグラフである。 図１０Ａは、燃料カット時での通常制御と開放制御での気筒を通過する空気量を示したグラフである。図１０Ｂは、燃料カット時での通常制御と開放制御とでのエンジンに係る負荷トルクを示したグラフである。

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つに限定されない。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。

一つの気筒４２に対して、２つの吸気弁ＩＶ、２つの排気弁ＥＶａ、ＥＶｂが設けられている。吸気弁ＩＶ、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂ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のカムシャフトＩＳ、排気側のカムシャフト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、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂ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ＥＶａ、ＥＶｂの開いている期間を油圧により変更する可変動弁装置１Ｅが設けられている。可変動弁装置１Ｅは、ＥＣＵ５からの指令に基づいて、供給される油の圧力により、排気弁ＥＶの動作特性を変更する。ここで、動作特性とは、これら弁の位相、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、オイルコントロールバルブＯＣＶにより制御される。オイルコントロールバルブＯＣＶ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。

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、カムシャフトＥＳ、カムシャフトＥＳに設けられたカムユニットＣＵ、を含む。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。カムシャフトＥＳは、内燃機関からの動力により回転する。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、後述するロッカーアームＲａ、Ｒｂを介して排気弁ＥＶａ、ＥＶｂをリフトさせる。

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にそれぞれ連結された主カム１０ａ、１０ｂ、主カム１０ａ、１０ｂにそれぞれ連結された副カム２０ａ、２０ｂ、を含む。主カム１０ａは、カムシャフトＳの軸方向（以下、軸方向と称する）から見た場合に略半円形のベース円部１１ａ、ベース円部１１ａから径方向外側に突出したノーズ部１１ａｎを有している。主カム１０ａ、１０ｂは、それぞれ同じ形状であり、ベース円部１１ｂ、ノーズ部１１ｂｎも、それぞれベース円部１１ａ、ノーズ部１１ａｎと同じ形状である。主カム１０ａ、１０ｂは軸方向に間隔をあけて並んでいる。

副カム２０ａ、２０ｂは、それぞれ主カム１０ａ、１０ｂに連結されている。主カム１０ａ、１０ｂには、それぞれ副カム２０ａ、２０ｂを収納するためのスリット１２ａ、１２ｂが形成されている。従って、副カム２０ａ、２０ｂも同様に、軸方向に所定の間隔をあけて並んでいる。主カム１０ａ及び副カム２０ａと、主カム１０ｂ及び副カム２０ｂとは、それぞれ２つのロッカーアームＲａ、Ｒｂを押して２つの排気弁ＥＶａ、ＥＶｂをリフトさせる。主カム１０ａの軸方向の厚さは、副カム２０ａの軸方向の厚さよりも厚い。主カム１０ｂ、副カム２０ｂも同様である。

図３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂは、軸方向からみたカムユニットＣＵの断面図である。図３Ａ、３Ｂは、主カム１０ａ、副カム２０ａ、を示し、図４Ａ、４Ｂは、主カム１０ｂ、副カム２０ｂを示している。図３Ａ、３Ｂに示すように、支持シャフト３３ａは、主カム１０ａ、副カム２０ａを軸方向に貫通している。副カム２０ａは、支持シャフト３３ａを支点として主カム１０ａに対して揺動する。副カム２０ａは、主カム１０ａの外周から部分的に突出した高位置と突出しない低位置間を揺動可能である。副カム２０ａには、ストッパピン３４Ｐａが貫通している。主カム１０ｂ、副カム２０ｂ、支持シャフト３３ｂ、ストッパピン３４Ｐｂについても同様である。

主カム１０ａと副カム２０ａとの間には、スプリング３４ｓａが設けられている。スプリング３４ｓａは、副カム２０ａが主カム１０ａから突出するように付勢する。スプリング３４ｓｂについても同様である。尚、スプリング３４ｓａ、３４ｓｂは、図３Ａ〜４Ｂに示した位置以外に設けてもよい。

本実施例では、副カム２０ａは高位置及び低位置のそれぞれでロック可能である。副カム２０ａが高位置でロックされている場合には、主カム１０ａ及び副カム２０ａがロッカーアームＲａを駆動して排気弁ＥＶａをリフトさせる。副カム２０ａが低位置でロックされている場合には、主カム１０ａによって排気弁ＥＶａがリフトされる。主カム１０ｂ、副カム２０ｂ、ロッカーアームＲｂ、排気弁ＥＶｂについても同様である。主カム１０ａ、１０ｂ及び副カム２０ａ、２０ｂによって排気弁ＥＶａ、ＥＶｂがリフトされる制御を開放制御と称する。主カム１０ａ、１０ｂによって排気弁ＥＶａ、ＥＶａがリフトされる制御を通常制御と称する。ＥＣＵ５は、所定の条件成立時に通常制御から開放制御へと切り替える。

尚、ロッカーアームＲａの基端部は油圧式のラッシュアジャスタＲＡａにより支持され、ロッカーアームＲａの先端部は排気弁ＥＶａの軸の先端部に当接している。ラッシュアジャスタＲＡａにより、ロッカーアームＲａの先端部と排気弁ＥＶａの軸の先端部との間にバルブクリアランスが生じることを抑制している。また、排気弁ＥＶａは、バルブスプリングＶＳａにより閉じる方向に付勢されている。主カム１０ａ、副カム２０ａは、ロッカーアームＲａのローラを押すことにより、バルブスプリングＶＳａの付勢力に抗してロッカーアームＲａを揺動させて排気弁ＥＶａをリフトさせる。ロッカーアームＲｂ、ラッシュアジャスタＲＡｂ、バルブスプリングＶＳｂ、主カム１０ｂ、副カム２０ｂについても同様である。

図３Ａ、４Ａは、それぞれ高位置にある副カム２０ａ、２０ｂを示し、図３Ｂ、４Ｂは、それぞれ低位置にある副カム２０ａ、２０ｂを示している。副カム２０ａは、主カム１０ａの供給経路Ｔを回避した略Ｕ字状、略Ｌ字状、又は略Ｃ字状である。副カム２０ａの基端側は支持シャフト３３ａが貫通している。図３Ａ〜４Ｂにおいて、カムシャフトＳは時計方向に回転する。これに伴い主カム１０ａ、副カム２０ａも時計方向に回転する。主カム１０ａには、ストッパピン３４Ｐａが貫通した長孔１４ａが形成されている。副カム２０ａの揺動に伴って移動するストッパピン３４Ｐａの移動範囲を長孔１４ａが規制することにより、副カム２０ａの揺動範囲を規制している。主カム１０ｂ、副カム２０ｂ、長孔１４ｂ、３４Ｐｂについても同様である。

図３Ａ〜４Ｂに示すように、副カム２０ａ、２０ｂはそれぞれスプリング３４ｓａ、３４ｓｂにより付勢されている。副カム２０ａが高位置にある場合、副カム２０ａは主カム１０ａのベース円部１１ａから部分的に突出し、ノーズ部１１ａｎからも部分的に突出する。但し、副カム２０ａは、主カム１０ａの回転中心から最も離れたノーズ部１１ａｎの頂部からは突出しない。即ち、主カム１０ａ、副カム２０ａによって駆動される排気弁ＥＶａの最大リフト量は、副カム２０ａの位置によらずに一定である。主カム１０ｂ、ベース円部１１ｂ、ノーズ部１１ｂｎ、副カム２０ｂ、排気弁ＥＶｂについても同様である。詳しくは後述する。

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、副カム２０ａ、２０ｂは共に高位置にある。副カム２０ａ、２０ｂは、構造が類似しているため、以下の説明では副カム２０ａについて説明する。主カム１０ａには、副カム２０ａを収納可能なスリット１２ａが形成されている。主カム１０ａ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ＯＣＶ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ＯＣＶ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ＯＣＶは、油圧制御弁の一例である。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。

主カム１０ａは、副カム２０ａ、２０ｂにそれぞれ作用するピン１５Ｐ、１６Ｐ、１７Ｐを保持している。副カム２０ａ、２０ｂ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。副カム２０ａは、支持シャフト３３ａが貫通した基端部から離れた自由端部を有し、副カム２０ａ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、副カム２０ａを軸方向に貫通している。孔２６は、保持孔の一例である。副カム２０ｂについても同様である。

主カム１０ａには、スリット１２ａに連通した孔１５、１６が形成されている。孔１５、１６は、スリット１２ａ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、副カム２０ａ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。

主カム１０ａには、スリット１２ａ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。

副カム２０ａが高位置にある場合、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、副カム２０ａ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３４Ｐａに係合した長孔１４により副カム２０ａ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、副カム２０ａはリフト状態で主カム１０ａにロックされる。孔１７は、第１ロック孔の一例である。

次に、副カム２０ａのロックについて詳細に説明する。図６Ａ〜７Ｂは、副カム２０ａのロックの説明図である。オイルコントロールバルブＯＣＶ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の付勢力に抗して副カム２０ａ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、高位置で副カム２０ａのロックが解除される。

副カム２０ａ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、副カム２０ａはロッカーアームＲａから反力を順に受ける。これにより、図６Ｂに示すように、副カム２０ａはスプリング３４ｓａの付勢力に抗して低位置に移動する。換言すれば、スプリング３４ｓａの付勢力は、副カム２０ａのロックが解除されている状態でロッカーアームＲａからの反力のみで副カム２０ａは低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Ｒａはロックが解除された副カム２０ａを低位置側に付勢する。副カム２０ａが低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、副カム２０ａ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により副カム２０ａの揺動範囲が規定されている。ロッカーアームＲａ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、リフト停止状態で副カム２０ａ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、副カム２０ａは低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ＯＣＶ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、低位置で副カム２０ａのロックが解除される。

次に、スプリング３４ｓａの付勢力に従って、図７Ｂに示すように、副カム２０ａが低位置から高位置へ移動する。実際には、副カム２０ａがロッカーアームＲａに接触していない間に、スプリング３４ｓａの付勢力に従って副カム２０ａは高位置へと移行する。副カム２０ａが高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、高位置で副カム２０ａがロックされる。以上のようにして副カム２０ａが高位置及び低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。このように副カム２０ａが低位置でもロックされるので、副カム２０ａ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。

図５Ａ、５Ｂに示したように、主カム１０ａ、１０ｂは、カムシャフトＳに連結されており、カムシャフトＳは主カム１０ａ、１０ｂを貫通していない。このため、主カム１０ａ、１０ｂの軸方向の断面積を確保することができ、主カム１０ａ、１０ｂの強度を確保することができる。カムシャフトＳは主カム１０ａ、１０ｂ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。主カム１０ａに形成された孔１５、１６、１７、副カム２０ａ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、主カム１０ａの軸方向での断面積を確保することができる。主カム１０ｂについても同様である。これにより、カムユニットＣＵの強度が確保されている。

図３Ａ、３Ｂに示したように、副カム２０ａの自由端は、副カム２０ａ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、副カム２０ａの基端側は、支持シャフト３３ａ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、副カム２０ａ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、副カム２０ａの低位置から高位置へ移動が容易となっている。また、低位置へ移動する際の副カム２０ａが受けるロッカーアームＲａからの反力による負荷が低減され、副カム２０ａの耐久性が確保されている。

また、図５Ａに示したように、スプリング１５Ｓ、１６Ｓは、副カム２０ａ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等を副カム２０ａ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、副カム２０ａの軸方向での断面積を確保できる。これにより副カム２０ａの強度を確保することができる。副カム２０ｂについても同様である。

図３Ａに示したように、経路Ｔ５の出口はスリット１２ａに開口するように形成され、この出口はリフト状態の副カム２０ａ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１２ａを介してロッカーアームＲａ等にオイルを供給できる。図４Ａに示すように、もう一つの経路Ｔ５の出口も同様にスリット１２ｂに形成されている。これにより、ロッカーアームＲａ、Ｒｂ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。

次に、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂのリフト状態について説明する。図８は、通常制御での排気弁ＥＶａ、ＥＶｂ、吸気弁ＩＶのリフト状態を示したグラフである。縦軸はリフト量、横軸はクランク角度を示している。曲線ＥＶＣは、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂのリフト状態を示し、曲線ＩＶＣは吸気弁ＩＶのリフト状態を示している。エンジンＥＮの状態は、膨張行程、排気行程、吸気行程、圧縮行程の順に移行してこれらの行程を繰り返す。排気弁ＥＶａ、ＥＶｂは排気行程の期間内で開いており、膨張行程の前半期間、吸気行程の後半期間、及び圧縮行程の期間で閉じた状態に維持される。通常制御では、副カム２０ａ、２０ｂは低位置でロックされているので、主カム１０ａ、１０ｂのみによってそれぞれロッカーアームＲａ、Ｒｂが揺動されて排気弁ＥＶａ、ＥＶｂがリフトする。

尚、通常制御では、図８に示した排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの作用角、最大リフト量は曲線ＥＶＣに示したものに限られない。図８に示した曲線ＥＶＣが示す作用角よりも大きくても小さくてもよく、曲線ＥＶＣが示す最大リフト量よりも大きくても小さくてもよい。また、排気行程中に排気弁ＥＶａ、ＥＶｂが開き始めてもよいし、排気行程中に閉じてもよい。従って、通常制御においては、排気弁ＥＶａ、Ｅｖｂは、排気行程の期間内で開いており、吸気行程の後半期間、圧縮行程の期間で閉じた状態が維持されていればよい。

ここで、膨張行程とは、クランク角度が０度から１８０度までの期間に対応している。排気行程とは、クランク角度が１８０度から３６０度までの期間に対応する。吸気行程とは、クランク角度が３６０度から５４０度までの期間に対応する。圧縮行程とは、クランク角度が５４０度から７２０度までの期間に対応する。尚、クランク角度が０度、３６０度、７２０度の場合、ピストンは上死点に位置する。クランク角度が１８０度、５４０度の場合、ピストンは下死点に位置する。

図９は、開放制御での排気弁ＥＶａ、ＥＶｂ、吸気弁ＩＶのリフト状態を示したグラフである。曲線Ｃａは、主カム１０ａ、副カム２０ａによって駆動される排気弁ＥＶａのリフト状態を示している。曲線Ｃｂは、主カム１０ｂ、副カム２０ｂによって駆動される排気弁ＥＶｂのリフト状態を示している。曲線Ｃａ、Ｃｂに示すように、全行程の期間内で、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの少なくとも一方が開いている。

排気弁ＥＶａは、主カム１０ａ、副カム２０ａによって、主に、圧縮行程の後半、膨張行程、排気行程の期間で開いている。図３Ａに示すように、高位置でロックされている副カム２０ａは、主カム１０ａの回転方向がノーズ部１１ａｎの頂点からベース円部１１ａに向かう側となる主カム１０ａの側面から突出している。また、副カム２０ａの先端部は、ノーズ部１１ａｎの頂部からは突出せずに、ノーズ部１１ａｎの外側面に連続するように突出している。このため、曲線Ｃａに示すように、副カム２０ａにより膨張行程の前に実行される圧縮行程から副カム２０ａがロッカーアームＲａのローラを押して排気弁ＥＶａが開き始める。また、その後の排気行程では副カム２０ａに続いて主カム１０ａのノーズ部１１ａｎがロッカーアームＲａのローラを押して、排気弁ＥＶａを最大リフト量までリフトさせる。その後の排気行程では、主カム１０ａのベース円部１１ａがロッカーアームＲａに接触して排気弁ＥＶａは閉じる。

排気弁ＥＶｂは、主カム１０ｂ、副カム２０ｂによって、膨張行程の後半、排気行程、吸気行程、圧縮行程の前半で開いている。図４Ａに示すように、高位置でロックされている副カム２０ｂは、主カム１０ｂの回転方向がベース円部１１ｂからノーズ部１１ｂｎの頂点に向かう側の主カム１０ａの側面から突出している。即ち、副カム２０ｂは副カム２０ａとは逆側に突出している。また、副カム２０ｂの先端部は、ノーズ部１１ａｎの頂部からは突出せずに、ノーズ部１１ａｎの外側面に連続するように突出している。このため、曲線Ｃｂに示すように、膨張行程から主カム１０ｂのノーズ部１１ｂｎがロッカーアームＲｂのローラを押して排気弁ＥＶｂが開き始める。また、その後の排気行程の後半では主カム１０ｂのノーズ部１１ｂｎに続いて副カム２０ｂがロッカーアームＲｂのローラを押し、吸気行程期間では、排気弁ＥＶｂを略一定のリフト量で開いた状態に維持する。その後の圧縮行程では、主カム１０ｂのベース円部１１ｂがロッカーアームＲｂに接触して排気弁ＥＶｂは閉じる。

このように、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの少なくとも一方が各行程の期間内で開いている開放制御を実行可能である。例えば、燃料カット時に通常制御から開放制御に切替えると、気筒を通過する空気流量や負荷トルクは以下のように変化する。

図１０Ａは、燃料カット時での通常制御と開放制御での気筒を通過する空気量を示したグラフである。縦軸は気筒が通過する空気流量を示し、横軸はエンジンＥＮの回転数を示している。図１０Ｂは、燃料カット時での通常制御と開放制御とでのエンジンＥＮに係る負荷トルクを示したグラフである。縦軸はエンジンＥＮに対する負荷トルクを示している。横軸はエンジンＥＮの回転数を示している。図１０Ａ、１０Ｂにおいて、開放制御を実行した場合を実線で示し、通常制御を実行した場合を点線で示している。

図１０Ａに示すように、燃料カット時では通常制御よりも開放制御の方が気筒を通過する空気量を低減できる。このため、燃料カット時に触媒の温度低下することを抑制できる。また、リーン雰囲気の空気が触媒に大量に流れることによって燃料復帰時に触媒が正常に機能しなくなることも抑制できる。また、図１０Ｂに示すように、燃料カット時では通常制御よりも開放制御の方がポンプ損失を低減でき負荷トルクを低減できる。これにより、燃料カット時でのエンジンＥＮが惰性で回転することを確保でき、燃費を向上させることができる。また、燃料カット時でのエンジンＥＮの回転を確保することにより、そのエンジンＥＮの回転を回生エネルギとして蓄電することもできる。

本実施例では２つの排気弁ＥＶａ、ＥＶｂにより気筒４２が開いている期間を拡大させている。即ち、本実施例の場合、吸気弁ＩＶは開放制御時でも通常制御と同様の作用角で開く。このため、吸気弁及び排気弁で分担して気筒を開いた状態に維持する場合と比較して、開放制御時での吸気通路４３側に流れる空気量の増大を抑制している。これにより、吸気通路４３側に空気が多く流れることに起因する騒音の増大が抑制される。また、開放制御時に吸気通路４３の壁面に燃料が付着して、通常制御への復帰時に、壁面に付着した燃料が気筒４２内に流入して空燃比の制御に影響を与えることを抑制している。

尚、通常制御と開放制御の切替えは、エンジンＥＮの始動時に実行してもよい。即ち、クランキング実行時に開放制御を実行することにより、クランキング字での負荷トルクを低減でき電力消費量を抑制できる。従って、通常制御と開放制御との切替えのタイミングについては本実施例では問わない。

図９に示すように、排気弁ＥＶａは、吸気行程の期間内で閉じ、排気弁ＥＶｂは、圧縮行程の一部の期間、膨張行程の一部の期間で閉じている。このように、開放制御においては、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂは全行程のうち少なくとも一度は閉じる。これにより、複数のサイクルにわたって排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの一方が継続して開いている状態に起こり得る問題を抑制できる。

図３Ａ〜４Ｂに示したように、ロッカーアームＲａはラッシュアジャスタＲＡａにより支持されている。排気弁ＥＶａが長期間開いた状態に維持されると次のような問題が生じうる。ラッシュアジャスタＲＡａは、タペットクリアランスをゼロとすべく伸縮する機能を有している。排気弁ＥＶａが１サイクルの期間内で開閉する場合には、ラッシュアジャスタＲＡａは内部での油圧の流動とバネの付勢力とにより、ロッカーアームＲａに追従するように伸縮を繰り返す。しかしながら、ＥＶａが長期間開いた状態に維持されると、ラッシュアジャスタＲＡａは長期間縮んだ状態に維持される。このため、排気弁ＥＶａが長期間開いた後に、排気弁ＥＶａが１サイクルの期間内で開閉する通常制御に復帰した直後には、ラッシュアジャスタＲＡの伸縮の追従性が低下する恐れがある。ラッシュアジャスタＲＡｂについても同様である。

本実施例では、開放制御においても排気弁ＥＶａ、ＥＶｂは全行程のうち少なくとも一度は閉じる。これにより、ラッシュアジャスタＲＡａ、ＲＡｂの追従性の低下を抑制できる。尚、ラッシュアジャスタＲＡａ、ＲＡｂは、外部から油が供給される供給型であるが、これに限定されず、油が密閉された密閉型であってもよい。

尚、本実施例では、開放制御においては、全行程の期間中に排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの少なくとも一方が開いているがこれに限定されない。例えば、各行程の一部の期間で、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの少なくとも一方が開いていればよい。例えば、開放制御において、吸気行程の一部の期間で排気弁ＥＶａ、ＥＶｂが閉じているが、吸気行程の他の期間で排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの少なくとも一方が開いていればよい。吸気行程以外の行程においても同様である。

本実施例では、開放制御において、圧縮行程の期間内で排気弁ＥＶａが開きはじめ排気弁ＥＶｂが閉じる。しかしながら、このような構成に限定されない。例えば、排気弁ＥＶａは膨張行程の前半期間で開きはじめ、排気弁ＥＶｂは圧縮行程の期間内で閉じてもよい。排気弁ＥＶａは圧縮行程の期間内で開き始め、排気弁ＥＶｂは吸気行程の期間内に閉じてもよい。また、吸気行程の期間内で排気弁ＥＶａが開きはじめ排気弁ＥＶｂが閉じてもよい。膨張行程の期間内で排気弁ＥＶａが開きはじめ排気弁ＥＶｂが閉じてもよい。

また、図９に示すように、吸気弁ＩＶが開いている期間での排気弁ＥＶｂのリフト量ＣＢは、膨張行程及び圧縮行程の期間内での排気弁ＥＶａのリフト量の最大値ＣＡより小さい。吸気弁ＩＶが開いている間は、排気弁ＥＶｂのリフト量ＣＢが比較的小さくても、気筒内を流れる空気量を低下させることができる。また、吸気弁ＩＶが開いている期間内での排気弁ＥＶｂのリフト量ＣＢを小さく設定することにより、排気弁ＥＶｂを開いた状態に維持するために費やされるエネルギの消費を抑制できる。

ここで、一般的に、排気弁のリフト量が大きいほど、排気弁ＥＶｂのバルブスプリングＶＳｂの付勢力が増大する。このため、大きいリフト量で排気弁ＥＶｂを開いた状態に維持するためには、増大したバルブスプリングＶＳｂの付勢力に抗して主カム１０ｂ、副カム２０ｂが回転する必要がある。このため、カムシャフトＳの回転への負荷が大きくなるおそれがある。本実施例では、吸気弁ＩＶが開いている期間では、他の期間で開いている排気弁ＥＶａのリフト量に比較して排気弁ＥＶｂのリフト量を低下させている。これにより、排気弁ＥＶｂを開いた状態に維持するために必要なエネルギの消費を抑制している。また、吸気弁ＩＶが開いている期間で排気弁ＥＶｂのリフト量が小さく設定されているので、ポンプ損失も低減できる。

尚、吸気弁ＩＶが開いている期間での排気弁ＥＶｂのリフト量の平均値が、膨張行程及び圧縮行程の期間内での排気弁ＥＶａ又は排気弁ＥＶｂのリフト量の最大値よりも小さければよい。従って、吸気弁ＩＶが開いている期間での排気弁ＥＶｂのリフト量が、一時的に膨張行程及び圧縮行程の期間内での排気弁ＥＶａのリフト量の最大値よりも大きくてもよい。また、図９に示すように、吸気弁ＩＶが開いている期間においては、排気弁ＥＶａも吸気行程前半で僅かに開いている。従って、吸気弁ＩＶが開いている期間内で排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの双方が開いている期間があるが、吸気弁ＩＶが開いている期間において排気弁ＥＶａ、ＥＶｂのリフト量の大きい方の平均値が、膨張行程及び圧縮行程の期間内での排気弁ＥＶａ又は排気弁ＥＶｂのリフト量の最大値よりも小さければよい。

尚、本実施例は吸気弁ＩＶが開いている期間で開いている排気弁ＥＶｂと、圧縮行程及び膨張行程で開いている排気弁ＥＶａとは異なっているが、単一の排気弁によってこれらの行程の期間内に開くように制御してもよい。この場合も、吸気弁ＩＶが開いている期間での排気弁のリフト量を、膨張行程及び圧縮行程の期間内でのリフト量の最大値よりも小さく設定することにより、排気弁を開いた状態に維持するために必要なエネルギの消費を抑制できる。

尚、本実施例の可変動弁装置ＩＥは、油圧式であるがこれに限定されない。例えば、アクチュエータを用いた電磁駆動式の可変動弁装置であってもよい。電磁駆動式の可変動弁装置であっても、排気弁を大きいリフト量で開いた状態に維持するためには電力消費量が大きくなる。このため、吸気弁が開いている期間での排気弁のリフト量を比較的小さく設定することにより、電力消費量を抑制できる。

また、図９に示すように、吸気弁ＩＶのリフト量が最大の時には、排気弁ＥＶｂは開き排気弁ＥＶａは閉じている。このため、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの双方を開いた状態に維持する場合よりも、排気弁ＥＶｂのみを開いた状態に維持する方がエネルギの消費を抑制できる。

また、図９に示すように、排気行程以外の行程での排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの各最大リフト量は、排気行程での排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの最大リフト量よりも小さい。このように、排気行程以外でのリフト量を抑制することにより、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂを開いた状態に維持するために必要なエネルギの消費を抑制している。

本実施例では油圧により多段で揺動する副カム２０ａ、２０ｂを採用した可変動弁装置１Ｅについて説明した。しかしながら、例えば、特開平６−２１２９２５号公報や特開２００９−２６４２００号公報に開示されているような可変動弁装置であってもよい。例えば、可変動弁装置は以下のように構成してもよい。外形が異なる主カム及び副カムをカムシャフトの軸方向に並ぶように設ける。主カムによって主カムフォロアが駆動して排気弁がリフトさせる。副カムによって駆動する副カムフォロアが主カムフォロアに対してロストモーション可能な非連結状態から主カムフォロアと共に駆動する連結状態に切替る切替機構を設ける。この場合も、主カムによって排気弁が排気行程で開き、副カムによって排気行程以外の膨張行程や圧縮行程等で排気弁を開くような形状に設計する。従って、通常制御では排気弁は主カムのみによって駆動し、開放制御では主カム及び副カムによって排気弁が駆動する。また、同一の気筒に設けられた複数の排気弁毎に、主カム及び副カムを設ける。

また、特開２０１３−０６０８２３号公報に開示されているような可変動弁装置であってもよい。例えば、可変動弁装置は以下のように構成してもよい。外形が異なる主カム及び副カムをカムシャフトの軸方向に並ぶように設ける。カムシャフトの軸方向の位置に応じて主カム又は副カムが選択的にカムフォロアに当接する、又は主カムのみが当接した状態から主カム及び副カムの双方がカムフォロアに当接する。従って、通常制御では主カムのみによって排気弁が駆動し、開放制御では、副カムのみによって排気弁が駆動する。尚、カムシャフトの軸方向の位置に応じて主カムのみがカムフォロアに当接する状態から主カム及び副カムがカムフォロアに当接するように構成してもよい。この場合、通常制御では排気弁は主カムのみによって駆動し、開放制御では主カム及び副カムによって排気弁が駆動する。

尚、本実施例では、ロッカーアームＲａ、Ｒｂを利用した可変動弁装置１Ｅを例に説明したが、ロッカーアームを利用しない直動式の可変動弁装置であってもよい。この場合、ラッシュアジャスタは排気弁とバルブリフタとの間に設けられる。バルブリフタはカムユニットＣＵによって駆動されるカムフォロアに相当する。

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。

ロック機構は、高位置でのみ副カム２０ａをロックし、低位置ではロックしないものであってもよい。即ち、主カム１０ａ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副カム２０ａは、スプリング３４ｓａの付勢力とロッカーアームＲａからの力により低位置及び高位置間を往復しながら主カム１０ａとともに回転する。主カム１０ｂ、副カム２０ｂについても同様である。

可変動弁装置１Ｅでは、油圧が供給されることにより副カム２０ａ、２０ｂが低位置でロックされるが、油圧の供給により副カム２０ａ、２０ｂが高位置でロックされるものであってもよい。例えば油圧が作用していない状態でピン２６Ｐが副カム２０ａの孔２６に挿入された状態で副カム２０ａが低位置及び高位置間を往復しながら回転し、ピン２６Ｐに油圧が作用することにより、ピン２６Ｐが主カム１０ａの孔１６に係合するように構成してもよい。

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。

主カム１０ａ、１０ｂ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。

１Ｅ 可変動弁装置
ＩＶ 吸気弁
ＥＶａ、ＥＶｂ 排気弁
Ｒａ、Ｒｂ ロッカーアーム（カムフォロア）
ＲＡａ、ＲＡｂ ラッシュアジャスタ
ＯＣＶ オイルコントロールバルブ
５ ＥＣＵ
１０ａ、１０ｂ 主カム
１１ａ、１１ｂ ベース円部
１１ａｎ、１１ｂｎ ノーズ部
２０ａ、２０ｂ 副カム

特開２００４−２２５６６２号公報 国際公開第２０１２／０５６５３５号 特開平１０−００２２３９号公報 特開平６−３４６７１１号公報 特開平７−１１９５０２号公報 特開平１０−８２３３４号公報 特開２００１−９０５６４号公報

上記目的は、気筒を開閉する第１及び第２排気弁と、膨張行程、排気行程、吸気行程、及び圧縮行程を含む全行程の期間内で前記第１及び第２排気弁の少なくとも一方を開いた状態とし、全行程の期間内で前記第１及び第２排気弁を少なくとも一度は閉じる開放制御を実行する可変動弁装置と、を備えた内燃機関の制御装置によって達成できる。

カムユニットＣＵは、カムシャフトＥＳよりも径が大きくカムシャフトＥＳの部分ＳＡ、ＳＢにそれぞれ連結された主カム１０ａ、１０ｂ、主カム１０ａ、１０ｂにそれぞれ連結された副カム２０ａ、２０ｂ、を含む。主カム１０ａは、カムシャフトＥＳの軸方向（以下、軸方向と称する）から見た場合に略半円形のベース円部１１ａ、ベース円部１１ａから径方向外側に突出したノーズ部１１ａｎを有している。主カム１０ａ、１０ｂは、それぞれ同じ形状であり、ベース円部１１ｂ、ノーズ部１１ｂｎも、それぞれベース円部１１ａ、ノーズ部１１ａｎと同じ形状である。主カム１０ａ、１０ｂは軸方向に間隔をあけて並んでいる。

図３Ａ、４Ａは、それぞれ高位置にある副カム２０ａ、２０ｂを示し、図３Ｂ、４Ｂは、それぞれ低位置にある副カム２０ａ、２０ｂを示している。副カム２０ａは、主カム１０ａの供給経路Ｔを回避した略Ｕ字状、略Ｌ字状、又は略Ｃ字状である。副カム２０ａの基端側は支持シャフト３３ａが貫通している。図３Ａ〜４Ｂにおいて、カムシャフトＥＳは時計方向に回転する。これに伴い主カム１０ａ、副カム２０ａも時計方向に回転する。主カム１０ａには、ストッパピン３４Ｐａが貫通した長孔１４ａが形成されている。副カム２０ａの揺動に伴って移動するストッパピン３４Ｐａの移動範囲を長孔１４ａが規制することにより、副カム２０ａの揺動範囲を規制している。主カム１０ｂ、副カム２０ｂ、長孔１４ｂ、ストッパピン３４Ｐｂについても同様である。

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、副カム２０ａ、２０ｂは共に高位置にある。副カム２０ａ、２０ｂは、構造が類似しているため、以下の説明では副カム２０ａについて説明する。主カム１０ａには、副カム２０ａを収納可能なスリット１２ａが形成されている。主カム１０ａ内には、カムシャフトＥＳ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。

副カム２０ａが高位置にある場合、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、副カム２０ａ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３４Ｐａに係合した長孔１４ａにより副カム２０ａ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、副カム２０ａはリフト状態で主カム１０ａにロックされる。孔１７は、第１ロック孔の一例である。

副カム２０ａのロックが解除された状態でカムシャフトＥＳが回転することにより、副カム２０ａはロッカーアームＲａから反力を順に受ける。これにより、図６Ｂに示すように、副カム２０ａはスプリング３４ｓａの付勢力に抗して低位置に移動する。換言すれば、スプリング３４ｓａの付勢力は、副カム２０ａのロックが解除されている状態でロッカーアームＲａからの反力のみで副カム２０ａは低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Ｒａはロックが解除された副カム２０ａを低位置側に付勢する。副カム２０ａが低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、副カム２０ａ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３４Ｐａに係合した長孔１４ａにより副カム２０ａの揺動範囲が規定されている。ロッカーアームＲａは、バルブ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。

図２、５Ａ、５Ｂに示したように、主カム１０ａ、１０ｂは、カムシャフトＥＳに連結されており、カムシャフトＥＳは主カム１０ａ、１０ｂを貫通していない。このため、主カム１０ａ、１０ｂの軸方向の断面積を確保することができ、主カム１０ａ、１０ｂの強度を確保することができる。カムシャフトＥＳは主カム１０ａ、１０ｂを貫通していないためカムシャフトＥＳの径を細くする必要はない。このためカムシャフトＥＳの強度も確保されている。主カム１０ａに形成された孔１５、１６、１７、副カム２０ａ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、主カム１０ａの軸方向での断面積を確保することができる。主カム１０ｂについても同様である。これにより、カムユニットＣＵの強度が確保されている。

図３Ａ、３Ｂに示したように、副カム２０ａの自由端は、副カム２０ａの基端側からカムシャフトＥＳの回転方向から逆方向に離れている。ここで、副カム２０ａの基端側は、支持シャフト３３ａ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Ｒａの反力により、副カム２０ａがカムシャフトＥＳ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、副カム２０ａの低位置から高位置へ移動が容易となっている。また、低位置へ移動する際の副カム２０ａが受けるロッカーアームＲａからの反力による負荷が低減され、副カム２０ａの耐久性が確保されている。

また、図５Ａに示したように、スプリング１５Ｓ、１６Ｓは、副カム２０ａ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１５Ｓ、１６Ｓを副カム２０ａ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、副カム２０ａの軸方向での断面積を確保できる。これにより副カム２０ａの強度を確保することができる。副カム２０ｂについても同様である。

排気弁ＥＶｂは、主カム１０ｂ、副カム２０ｂによって、膨張行程の後半、排気行程、吸気行程、圧縮行程の前半で開いている。図４Ａに示すように、高位置でロックされている副カム２０ｂは、主カム１０ｂの回転方向がベース円部１１ｂからノーズ部１１ｂｎの頂点に向かう側の主カム１０ｂの側面から突出している。即ち、副カム２０ｂは副カム２０ａとは逆側に突出している。また、副カム２０ｂの先端部は、ノーズ部１１ｂｎの頂部からは突出せずに、ノーズ部１１ｂｎの外側面に連続するように突出している。このため、曲線Ｃｂに示すように、膨張行程から主カム１０ｂのノーズ部１１ｂｎがロッカーアームＲｂのローラを押して排気弁ＥＶｂが開き始める。また、その後の排気行程の後半では主カム１０ｂのノーズ部１１ｂｎに続いて副カム２０ｂがロッカーアームＲｂのローラを押し、吸気行程期間では、排気弁ＥＶｂを略一定のリフト量で開いた状態に維持する。その後の圧縮行程では、主カム１０ｂのベース円部１１ｂがロッカーアームＲｂに接触して排気弁ＥＶｂは閉じる。

尚、通常制御と開放制御の切替えは、エンジンＥＮの始動時に実行してもよい。即ち、クランキング実行時に開放制御を実行することにより、クランキング時での負荷トルクを低減でき電力消費量を抑制できる。従って、通常制御と開放制御との切替えのタイミングについては本実施例では問わない。

図３Ａ〜４Ｂに示したように、ロッカーアームＲａはラッシュアジャスタＲＡａにより支持されている。排気弁ＥＶａが長期間開いた状態に維持されると次のような問題が生じうる。ラッシュアジャスタＲＡａは、タペットクリアランスをゼロとすべく伸縮する機能を有している。排気弁ＥＶａが１サイクルの期間内で開閉する場合には、ラッシュアジャスタＲＡａは内部での油圧の流動とバネの付勢力とにより、ロッカーアームＲａに追従するように伸縮を繰り返す。しかしながら、排気弁ＥＶａが長期間開いた状態に維持されると、ラッシュアジャスタＲＡａは長期間縮んだ状態に維持される。このため、排気弁ＥＶａが長期間開いた後に、排気弁ＥＶａが１サイクルの期間内で開閉する通常制御に復帰した直後には、ラッシュアジャスタＲＡａの伸縮の追従性が低下する恐れがある。ラッシュアジャスタＲＡｂについても同様である。

ここで、一般的に、排気弁のリフト量が大きいほど、排気弁ＥＶｂのバルブスプリングＶＳｂの付勢力が増大する。このため、大きいリフト量で排気弁ＥＶｂを開いた状態に維持するためには、増大したバルブスプリングＶＳｂの付勢力に抗して主カム１０ｂ、副カム２０ｂが回転する必要がある。このため、カムシャフトＥＳの回転への負荷が大きくなるおそれがある。本実施例では、吸気弁ＩＶが開いている期間では、他の期間で開いている排気弁ＥＶａのリフト量に比較して排気弁ＥＶｂのリフト量を低下させている。これにより、排気弁ＥＶｂを開いた状態に維持するために必要なエネルギの消費を抑制している。また、吸気弁ＩＶが開いている期間で排気弁ＥＶｂのリフト量が小さく設定されているので、ポンプ損失も低減できる。

Claims (7)

1. 気筒を開閉する第１及び第２排気弁と、
   膨張行程、排気行程、吸気行程、及び圧縮行程の各工程の期間内で前記第１及び第２排気弁の少なくとも一方を開き、全行程の期間内で前記第１及び第２排気弁を少なくとも一度は閉る開放制御を実行する可変動弁装置と、を備えた内燃機関の制御装置。
2. 前記可変動弁装置は、前記開放制御と通常制御とを切替る切替機構を含み、
   前記通常制御では、前記第１及び第２排気弁は前記排気行程の期間内で開いており、前記吸気行程の後半期間、及び前記圧縮行程の期間で閉じた状態に維持される、請求項１の内燃機関の制御装置。
3. 前記可変動弁装置は、前記排気行程で前記第１及び第２排気弁をそれぞれ開くための第１及び第２主カムと、前記排気行程以外の行程を含む行程で前記第１及び第２排気弁をそれぞれ開くための第１及び第２副カムと、前記第１及び第２主カムのみがそれぞれ前記第１及び第２排気弁を開く通常制御と前記第１及び第２主カムと共に前記第１及び第２副カムがそれぞれ前記第１及び第２排気弁を開く前記開放制御とを切替る切替機構と、を含む、請求項１の内燃機関の制御装置。
4. 前記可変動弁装置は、前記排気行程で前記第１及び第２排気弁をそれぞれ開くための第１及び第２主カムと、前記排気行程以外の行程を含む行程で前記第１及び第２排気弁をそれぞれ開くための第１及び第２副カムと、前記第１及び第２主カムのみがそれぞれ前記第１及び第２排気弁を開く通常制御と前記第１及び第２副カムのみがそれぞれ前記第１及び第２排気弁を開く前記開放制御とを切替る切替機構と、を含む、請求項１の内燃機関の制御装置。
5. 前記気筒を開閉する吸気弁が開いている期間での前記第１排気弁のリフト量又は前記第２排気弁のリフト量の大きい方のリフト量の平均値は、前記膨張行程の期間内での前記第１排気弁のリフト量又は前記第２排気弁のリフト量の大きい方のリフト量の平均値よりも小さい、請求項１乃至４の何れかの内燃機関の制御装置。
6. 前記吸気弁のリフト量が最大の時には、前記第１及び第２排気弁の一方は開き他方は閉じている、請求項５の内燃機関の制御装置。
7. 前記第１排気弁は、油圧式ラッシュアジャスタに支持されたカムフォロアにより駆動される、請求項１乃至６の何れかの内燃機関の制御装置。

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