JP2770703B2 - 可変バルブタイミング機構付きエンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クランクシャフトの回
転に対応して吸気弁を開閉駆動する動弁系をそなえたエ
ンジンに関し、特に、２つの吸気弁をそなえてエンジン
の回転速度状態に応じてこれらの２つの吸気弁の作動状
態を切り換えうる、可変バルブタイミング機構付きエン
ジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車等のエンジンの燃量消費率
（燃費）の改善は、エネルギ資源の有効活用という観点
ばかりでなく、エンジンからの有害な排気ガスの低減に
よる地球環境の保護という観点からも強く要求されてい
る。しかし一方で、例えば自動車用のエンジンには、低
速回転域のみならず低速回転域から高速回転域まで実用
車として十分な出力特性をそなえて、一定の加速性能や
高速性能を有することも要求されている。

【０００３】ところで、燃費の改善を推進するには、低
速回転域のトルクを十分に確保して低速回転域でも十分
に実用可能なものにする必要がある。一方、十分な加速
性能や高速性能を確保するには、高速回転域のトルクを
十分に確保する必要がある。しかし、一般には、低速回
転域のトルク確保と高速回転域のトルク確保は、相反す
るものがあり、これらを同時に実現するのは、困難であ
った。

【０００４】そこで、自動車等に用いられるＯＨＣ（オ
ーバーヘッドカムシャフト）式エンジンにおいて、吸気
バルブや排気バルブを開閉する動弁系を操作して、これ
らの吸排バルブの開閉タイミングや開放時のリフト量等
をエンジンの回転状態に応じて変更することで、低速回
転域のトルクも高速回転域のトルクも十分に確保できる
ようにした装置が開発されている。

【０００５】このような装置（即ち、可変バルブタイミ
ング機構）では、例えばカムシャフトに高速用カムと低
速用カムとを装備して、これらの高速用カムと低速用カ
ムとのうちのいずれかを選択して使用することで、運転
状態に対応した吸排バルブの開閉タイミングを得られる
ようになっている。なお、低速用カムは、例えば図１７
に符号３ａ′の曲線で示すように、低速運転に対応した
開閉タイミングを得ることのできるカムプロフィルをそ
なえ、高速用カムは、例えば図１７に符号３ｂ′の曲線
で示すように、高速運転に対応した開閉タイミングを得
ることのできるカムプロフィルをそなえている。つま
り、高速用カムは低速用カムに比べて、開弁時間が長く
且つバルブリフト量が大きく設定されている。

【０００６】このような高速用カムと低速用カムとの選
択機構として、ロッカアーム式カム装置では、ロッカア
ームを相互に連結したり、連結を解除したりすることに
より、高速用カムによりバルブを駆動したり、低速用カ
ムによりバルブを駆動したりして、運転状態に対応した
吸排バルブの開閉タイミングを得ることが行なわれてい
る。

【０００７】この結果、低速用カムによって、例えば図
１８に符号３ａ′の曲線で示すようなトルク特性が得ら
れ、高速用カムによって、例えば図１８に符号３ｂ′の
曲線で示すようなトルク特性が得られる。そして、これ
らの特性曲線が交差するエンジン回転数Ｎｅ₀ を切換点
として、これよりも低速回転域では低速用カムを選択
し、これよりも高速回転域では高速用カムを選択するこ
とで、広いエンジン回転数域で高トルクで且つ変動の少
ないトルク特性を得られる。

【０００８】しかし、上述のような可変バルブタイミン
グ機構では、符号３ａ′で示すような低速ステージと符
号３ｂ′で示すような高速ステージとの２つのステージ
しか切り換えられないので、十分に広いエンジン回転数
域で高トルクであって且つ変動の少ないフラットなトル
ク特性を得るには、限度がある。つまり、低速と高速と
の２つのステージだけだと、広いエンジン回転数域で高
トルクを得るには、低速ステージの最高トルクをエンジ
ン回転速度がより低速な側へシフトさせ、高速ステージ
の最高トルクをエンジン回転速度がより高速な側へシフ
トさせることが考えられる。しかしこの場合には、エン
ジンの切換点回転数Ｎｅ₀ の付近の領域で、トルクが低
下しやすく、フラットなトルク特性を得にくくなる。

【０００９】そこで、低速ステージと中速ステージと高
速ステージとの３つのステージに切り換えることのでき
るものも提案されている。例えば図１９〜２２は、特開
平３−２２９９０６号公報に開示された可変バルブタイ
ミング機構を示すものである。これらの図１９〜２２に
示すように、低速運転用のカムプロフィルをそなえた低
速カム３ａ′と、高速運転用のカムプロフィルをそなえ
た駆動部材としての高速カム３ｂ′とが並列に配設され
ている。なお、低速運転用及び高速運転用の各カムプロ
フィルの特性は、例えば図１７に曲線３ａ′，３ｂ′で
示すものと同様に設定されている。

【００１０】一方、カムシャフトと並行に配設されたロ
ッカシャフト（アームシャフト）９′には、低速カム３
ａ′に駆動されるプライマリロッカアーム４′と高速カ
ム３ｂ′に駆動されるセカンダリロッカアーム１３′と
が並列に配設されている。プライマリロッカアーム４′
は、アームシャフト９′に対して自由に回転しうるよう
に枢着されているが、ロック機構Ｒ′によってアームシ
ャフト９′と一体回転しうるようにもなっている。

【００１１】また、プライマリロッカアーム４′のアー
ム部分には、ローラベアリング（ベアリング付きロー
ラ）５′を装着されたシャフト６′がそなえられてお
り、このローラベアリング５′の上部が低速カム３ａ′
に係合している。つまり、プライマリロッカアーム４′
は、ローラベアリング５′及びシャフト６′を介して低
速カム３ａ′から駆動力を受けるようになっている。

【００１２】プライマリロッカアーム４′の先端部に
は、適当に位置調整されてナット８′により固定された
アジャストスクリュー７′が装着されており、このアジ
ャストスクリュー７′の下端面には、被駆動体としての
バルブ１′のバルブステム上端１ａ′が係合している。
このバルブステム上端１ａ′はバルブスプリング２′に
より図２２中における右斜め上方へ付勢されている。

【００１３】したがって、低速カム３ａ′の回転によっ
てプライマリロッカアーム４′の先端部が図２２中の上
下方向に揺動され、アジャストスクリュー７′を通じて
バルブ１′が上下に駆動されるようになっている。一
方、セカンダリロッカアーム１３′のアーム部分には、
ローラベアリング（ベアリング付きローラ）１５′を装
着されたシャフト１４′がそなえられており、このロー
ラベアリング１５′の上部が高速カム３ｂ′に係合して
いる。つまり、セカンダリロッカアーム１３′は、ロー
ラベアリング１５′及びシャフト１４′を介して高速カ
ム３ｂ′から駆動力を受けるようになっている。

【００１４】このセカンダリロッカアーム１３′もロッ
カシャフト９′に枢支されているが、両者間に介装され
た半月型キー１２′によって、セカンダリロッカアーム
１３′がロッカシャフト９′と常に一体回転するように
固定されている。また、セカンダリロッカアーム１３′
の揺動端側下端面（つまり、ローラベアリング１５の下
面）は、支持ばね（ロストモーションスプリング）１６
ａ′付きのピストン１６′を介しシリンダヘッド１７′
に支承されており、支持ばね１６ａ′の付勢力がセカン
ダリロッカアーム１３′の揺動時の復帰力として作用す
るようになっている。

【００１５】したがって、高速カム３ｂ′が回転する
と、セカンダリロッカアーム１３′の揺動と同時に常に
ロッカシャフト９′が反復回転するようになっている。
ところで、前述のロック機構Ｒ′は次のように構成され
ている。つまり、図１９に示すように、ロッカシャフト
９′のプライマリロッカアーム４′の枢支部には、シャ
フト９′の半径方向に延在するピン孔９ｂ′が形成され
ており、このピン孔９ｂ′にロックピン１０′が遊挿さ
れている。

【００１６】ロックピン１０′は、ピン駆動機構Ｐによ
りロッカシャフト９′から外方へ突出可能になってお
り、ロッカアーム４′のロッカシャフト９′への枢支部
内周には、ロックピン１０′の突出時にこのロックピン
１０′が嵌合しうるピンロック孔４ａ′が形成されてい
る。ところで、ロックピン１０′のピン駆動機構Ｐは次
のように構成される。すなわち、ロッカシャフト９′の
中央部にその軸心線に沿い延在する油圧通路９ａ′が設
けられるとともに、ロックピン１０′の中央部外周には
油溝１０ａ′が形成され、油溝１０ａ′からロックピン
１０′の後端へ連通する油圧供給孔１０ｂ′がロックピ
ン１０′の外周面から軸心部に設けられており、油圧通
路９ａ′の油圧が、油溝１０ａ′，油圧供給孔１０ｂ′
を介してロックピン１０′の後端側へ供給されるように
なっている。

【００１７】また、ロックピン１０′の後端部外周には
大径部１０ｃ′が形成され、ピン孔９ｂ′には大径部１
０ｃ′が摺動する大径孔部とロックピン１０′上部が摺
動する小径孔部とが形成されている。そして、ピン孔９
ｂ′の小径孔部から大径孔部へ至る段部とロックピン１
０′の大径部１０ｃ′の段部との間には、スプリング１
１′が介装されており、ロックピン１０′を後端側へ付
勢している。

【００１８】これにより、油圧通路９ａ′から油圧が供
給されないときは、ロックピン１０′はその後端側へ駆
動され、その後端の曲面状端面がプライマリロッカアー
ム４′のロッカシャフト挿通孔４ｂ′内周面に係合する
か又は極めて接近する状態となり、ロックピン１０′は
その先端がロッカシャフト９′の外周面から内方へ引っ
込んだ状態となって、プライマリロッカアーム４′がロ
ッカシャフト９′に固定されない状態になる。

【００１９】一方、油圧通路９ａ′から油圧が供給され
ると、油圧はロックピン１０′の後端側へ供給され、ロ
ックピン１０′における大径部１０ｃ′の先端側と後端
側との受圧面積の差による差圧に起因してロックピン１
０′の駆動力が作用し、この駆動力がスプリング１１′
の付勢力を超えるようになって、ロックピン１０′はプ
ライマリロッカアーム４′のピンロック孔４ａ′へ進入
する。

【００２０】これにより、ロックピン１０′とピンロッ
ク孔４ａ′とが嵌合し、プライマリロッカアーム４′と
ロッカシャフト９′とが固定され、プライマリロッカア
ーム４′はロッカシャフト９′と一体的に揺動する。な
お、プライマリロッカアーム４′のロッカシャフト９′
の軸方向位置は、スナップリング１９′及びスラストス
プリング１８′により保持される。

【００２１】このような機構では、例えば図２１に曲線
ｄで示すように、エンジン回転数に応じて出力圧が増加
するエンジンポンプを用いて、曲線ｅで示すようにステ
ップ変化する油圧を上記の動弁系に与えながら、以下の
ように作動させることができる。つまり、エンジン回転
数が第１の切り替え回転数Ｎ₁ 以下の範囲ａでは両吸気
弁ともに低速用開閉する。エンジン回転数が第１の切り
替え回転数Ｎ₁ を上回ると第２の切り替え回転数Ｎ₂ 以
下の範囲ｂでは、一方の吸気弁は高速用開閉し他方の吸
気弁が低速用開閉する。さらにエンジン回転数が第２の
切り替え回転数Ｎ₂ 以上の範囲になると、両吸気弁とも
に高速用開閉する。

【００２２】これにより、低速ステージと中速ステージ
と高速ステージとの３つのステージの各回転数域のトル
ク特性はｔ₁ ，ｔ₂ ，ｔ₃ で示すようになり、エンジン
の広い回転数域で大トルクで且つ滑らかでフラットなト
ルク特性が得られる。ところで、上述のように、低速カ
ムと高速カムとにより、吸気弁の開閉タイミングや開放
時間やバルブリフト量を切り換えることで、エンジンの
低速回転域を使用しながら加速性能や高速性能を確保し
つつ低燃費を実現できるが、このような手段では、燃費
の向上や有害な排気ガスの低減にも限度がある。

【００２３】そこで、エンジンの燃費を大幅に向上させ
つつ有害な排気ガスを低減させる手段として、近年、希
薄燃焼エンジンが提案されている。かかる希薄燃焼エン
ジンは、混合気の空燃比Ａ／Ｆを大きくして、僅かな燃
料で十分な燃焼エネルギを得るようにするものである。
しかし、このような混合気の希薄化を促進すると、一定
条件以上の領域になると燃焼速度の低下や着火性の悪化
を招き、結果として燃焼が不安定になるという側面をも
つ。

【００２４】ところで、エンジンの急速燃焼を実現する
には、燃料と空気との混合を促進するとともに、着火後
の火炎伝播の速度を上げることが必要である。このため
に最も有効な手段として、スワール（渦流）を生成させ
てシリンダ内の混合気の流速を速めることが考えられ
る。しかし、強いスワールを発生させるためには、吸入
ポートの断面積を小さくせざるを得なくなり、結果とし
て、吸入抵抗が増加してエンジンの出力低下を招いてし
まう。また、吸気２弁で排気２弁の４弁エンジンでは、
エンジン出力を維持しながらスワールを発生させること
は困難である。逆に、シリンダ軸心線に対して偏心した
一本の吸気ポートから吸気を流入させるようにすると、
スワールを発生させ易い。

【００２５】そこで、低速ステージと高速ステージとの
２つのステージをもった可変バルブタイミング機構付き
動弁系で、低速ステージとして、２つの吸気弁のうちの
一方を休止させて、１弁のみで吸気を行なうようにした
ものが開発されている。つまり、カムシャフトに、図１
７の３ａ′又は３ｂで示すような特性で吸気弁を駆動す
る持ったカム（バルブ駆動カム）とベース円に近いカム
（バルブ休止カム）とを設けて、２つの吸気弁のうち一
方は、切換機構によってバルブ駆動カムに応じて駆動さ
れる状態とバルブ休止カムに応じて休止する状態とに切
り換えられるようになっている。また、２つの吸気弁の
うち他方は、切換機構がなく常にバルブ駆動カムに応じ
て駆動される。

【００２６】このような構成で、高速ステージでは２つ
の吸気弁ともバルブ駆動カムで駆動し、低速ステージで
は２つの吸気弁のうち一方はバルブ休止カムに応じて休
止させ他方はバルブ駆動カムで駆動することができる。
これによれば、低速ステージでは、スワールを発生させ
ながら、燃料と空気の混合を促進するとともに、混合気
を層状分布させて、スパークプラグの近傍に、燃料の濃
い混合気を偏在させることができる。そして、着火後の
火炎伝播の速度を上げることができ、希薄燃焼が実現す
る。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な２ステージの可変バルブタイミング機構であって低速
ステージでは１弁のみで吸気を行なう構成の場合には、
バルブを駆動する場合には、１つのバルブ駆動カムによ
って行なわれるので、吸気弁を開閉駆動する場合のバル
ブ開閉特性は１種類しかない。

【００２８】したがって、このバルブ開閉特性を例えば
図１７に示す曲線３ａ′のように低速用に設定すると、
高速回転時には、２つの吸気弁がいずれも低速用開閉特
性で開閉するので、高速回転域で十分なトルク特性が得
られず、例えば自動車に搭載した場合、実用に十分な程
度のエンジンの高速回転性能が得られない。逆に、この
バルブ開閉特性を例えば図１７に示す曲線３ｂ′のよう
に高速用に設定すると、低速回転時には、２つの吸気弁
のうち一方は休弁状態となり他方はこの高速用開閉特性
で開閉する。この高速用開閉特性では、バルブ開放時間
が長く且つバルブリフト量も大きいので、燃焼室への供
給燃料を節約すると、燃料濃度が希薄になり過ぎて適切
な燃焼を行ないにくい。

【００２９】そこで、前述の３ステージの可変バルブタ
イミング機構（図１９〜２３参照）とこの低速時１弁駆
動式とを組み合わせることが考えられる。つまり、図２
０に示す低速用カム３ａ′，３ａ′の一方をベース円に
近いバルブ休止カムに形成して、低速ステージでは、吸
気弁のうちの一方をこのバルブ休止カムに応じて休止さ
せ、他方を低速用カム３ａ′に応じて駆動させる。ま
た、中速ステージでは、一方の吸気弁の駆動系を切り換
えて、高速駆動カムに応じて駆動させ、他方を低速用カ
ム３ａ′に応じて駆動させる。また、高速ステージで
は、他方の吸気弁の駆動系も切り換えて、両吸気弁とも
高速駆動カムに応じて駆動させる。

【００３０】これにより、高速回転時には、２つの吸気
弁がいずれも高速用開閉特性で開閉するので、実用に十
分なエンジンの高速回転性能が得られ、低速回転時に
は、１つの吸気弁のみを、低速用開閉特性で開閉駆動す
るので、スワール流を利用して、燃焼室への供給燃料を
節約しながら、燃料濃度を希薄になり過ぎない程度に保
って適切な燃焼を行なうことができる。

【００３１】ところが、このような３ステージ構成の場
合、中速回転時には、一方の吸気弁が高速用開閉特性
で、他方の吸気弁が低速用開閉特性で、それぞれ互いに
異なる特性で開閉する。このように２つの弁が互いに異
なるモードで開閉することは、燃料供給のタイミングを
含めた制御等を難しいものとし、又、燃焼の安定性を損
なうおそれも考えられる。

【００３２】本発明はこのような課題に鑑みて提案され
たもので、エンジンの制御を容易に行なえまた燃焼の安
定性も確保できるようにしながら、エンジンの最大出力
を十分に確保しつつ燃費の大幅な改善を実現できるよう
にした、可変バルブタイミング機構付きエンジンを提供
することを目的とする。

【００３３】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の可変バルブタイミング機構付きエンジンは、
第１の吸気弁と第２の吸気弁との２つの吸気弁と、低速
時バルブタイミング用のカムプロフィルをそなえエンジ
ンのクランクシャフトの回転に対応して回動する低速用
カムと、該低速時バルブタイミング用のカムプロフィル
を包含する高速時バルブタイミング用のカムプロフィル
をそなえ該クランクシャフトの回転に対応して回動する
高速用カムと、該エンジンの所要部分に枢支されたロッ
カシャフトと、該低速用カム及び該高速用カムには直接
当接しないが、該ロッカシャフトを中心に回転するよう
に設けられるとともに、該第１の吸気弁に当接して該第
１の吸気弁を開閉駆動する第１のロッカアームと、該低
速用カムに当接し該低速用カムのカムプロフィルに対応
して揺動しうるとともに、該第２の吸気弁に当接して該
第２の吸気弁を開閉駆動する第２のロッカアームと、該
高速用カムに当接し該高速用カムのカムプロフィルに対
応して揺動する第３のロッカアームと、該第１のロッカ
アームと該第２のロッカアームとを連係させない非連係
モードと、該第３のロッカアームと連係させることなく
該第１のロッカアームと該第２のロッカアームとを連係
させうる連係モードと、を切り換えうる第１モード切換
手段と、該第３のロッカアームと該第１のロッカアーム
及び該第２のロッカアームとを連係させない非連係モー
ドと、該第３のロッカアームと該第１のロッカアーム及
び／又は該第２のロッカアームとを連係させる連係モー
ドと、を切り換えうる第２モード切換手段とを有し、該
第３のロッカアームが、該第１のロッカアームと該第２
のロッカアームとの間に介設されるとともに、上記の第
１，第２及び第３のロッカアームを全て連係させない第
１モードと、上記の第１及び第２のロッカアームを連係
させ該第３のロッカアームを連係させない第２モード
と、上記の第１，第２及び第３のロッカアームを連係さ
せる第３モードとを切換制御する制御手段が設けられて
いることを特徴としている。

【００３４】また、請求項２記載の本発明の可変バルブ
タイミング機構付きエンジンは、請求項１記載の構成に
おいて、該第２のロッカアーム及び該第３のロッカアー
ムが、いずれも該ロッカシャフトに対して回転可能に装
着され、該第１のモード切換手段が、該ロッカシャフト
に形成され、該ロッカシャフトの外周面に露出した開口
を有する第１のピストン室と、該第２のロッカアームの
側に形成され該第２のロッカアームと該ロッカシャフト
との相対位相が所定状態のときに該第１のピストン室の
開口と整合する第１の凹所と、該第１のピストン室内に
該ロッカシャフトの軸心線と直交する向きに移動しうる
ように内挿されその一端を該ロッカシャフトの外周面か
ら突出させて該第１の凹所内に嵌入させた突出位置と該
一端を該ロッカシャフトの外周面から突出させない格納
位置とをとりうる第１のピストンと、該第１のピストン
を該突出位置と該格納位置との間で駆動する第１の駆動
機構とをそなえて構成されるとともに、該第２のモード
切換手段が、該ロッカシャフトに形成され該ロッカシャ
フトの外周面に露出した開口を有する第２のピストン室
と、該第３のロッカアームの側に形成され該第３のロッ
カアームと該ロッカシャフトとの相対位相が所定状態の
ときに該第２のピストン室の開口と整合する第２の凹所
と、該第２のピストン室内に該ロッカシャフトの軸心線
と直交する向きに移動しうるように内挿されその一端を
該ロッカシャフトの外周面から突出させて該第２の凹所
内に嵌入させた突出位置と該一端を該ロッカシャフトの
外周面から突出させない格納位置とをとりうる第２のピ
ストンと、該第２のピストンを該突出位置と該格納位置
との間で駆動する第２の駆動機構とをそなえて構成され
ていることを特徴としている。

【００３５】また、請求項３記載の本発明の可変バルブ
タイミング機構付きエンジンは、請求項２記載の構成に
おいて、該第１の駆動機構が、該第１のピストンを該格
納位置側又は該突出位置側へ付勢する第１の付勢手段
と、該第１のピストンを該第１の付勢手段に抗して該突
出位置側又は該格納位置側へ油圧により駆動すべく形成
された第１の油室と、該エンジンが所要の回転状態のと
きに該第１の油室内に所要の油圧を供給しうる第１の油
圧供給手段とをそなえて構成されるとともに、該第２の
駆動機構が、該第２のピストンを該格納位置側又は該突
出位置側へ付勢する第２の付勢手段と、該第２のピスト
ンを該第２の付勢手段に抗して該突出位置側又は該格納
位置側へ油圧により駆動すべく形成された第２の油室
と、該エンジンが所要の回転状態のときに該第２の油室
内に所要の油圧を供給しうる第２の油圧供給手段とをそ
なえて構成されていることを特徴としている。

【００３６】また、請求項４記載の本発明の可変バルブ
タイミング機構付きエンジンは、請求項３記載の構成に
おいて、該第１の付勢手段及び該第２の付勢手段が、該
第１のピストン及び該第２のピストンをいずれも該格納
位置側へ付勢し、該第１の油圧供給手段が、該エンジン
が中速及び高速回転状態のときに該第１の油室内に所要
の油圧を供給するように設定されるとともに、該第２の
油圧供給手段が、該エンジンが高速回転状態のときに該
第２の油室内に所要の油圧を供給するように設定されて
いることを特徴としている。

【００３７】また、請求項５記載の本発明の可変バルブ
タイミング機構付きエンジンは、請求項４記載の構成に
おいて、該第１の油圧供給手段及び該第２の油圧供給手
段が、いずれも該エンジンにより駆動されるエンジンポ
ンプを油圧源としていることを特徴としている。また、
請求項６記載の本発明の可変バルブタイミング機構付き
エンジンは、請求項１記載の構成において、該制御手段
が、該エンジンの回転速度域が低速域にあるか中速域に
あるか高速域にあるかに応じて、該第１のモード切換手
段及び該第２のモード切換手段の状態を制御するように
設定されて、該エンジンが低速回転速度域のときには、
該第１のモード切換手段及び該第２のモード切換手段を
通じて、該第２のロッカアームを該第１のロッカアーム
に連係させない非連係モードとするとともに、該第３の
ロッカアームを上記の第１及び第２のロッカアームに連
係させない非連係モードとすることで、該第１の吸気弁
を休弁させ該第２の吸気弁を該低速用カムのカムプロフ
ィルに対応して開閉させる１弁低速用作動状態とし、該
エンジンが中速回転速度域のときには、該第１のモード
切換手段及び該第２のモード切換手段を通じて、該第２
のロッカアームを該第１及のロッカアームに連係させる
連係モードとするとともに、該第３のロッカアームを上
記の第１及び第２のロッカアームに連係させない非連係
モードとすることで、該第１の吸気弁及び該第２の吸気
弁をともに該低速用カムのカムプロフィルに対応して開
閉させる２弁低速用作動状態とし、該エンジンが高速回
転速度域のときには、該第１のモード切換手段及び該第
２のモード切換手段を通じて、該第２のロッカアームを
該第１のロッカアームに連係させる連係モードとすると
ともに、該第３のロッカアームを上記の第１及び第２の
ロッカアームに連係させる連係モードとすることで、該
第１の吸気弁及び該第２の吸気弁をともに該高速用カム
のカムプロフィルに対応して開閉させる２弁高速用作動
状態とするように設定されていることを特徴としてい
る。

【００３８】また、請求項７記載の本発明の可変バルブ
タイミング機構付きエンジンは、請求項６記載の構成に
おいて、該エンジンの吸気通路の下流部分に該第１の吸
気弁及び該第２の吸気弁の双方の側へ向けて燃料を噴射
する燃料噴射手段がそなえられ、該燃料噴射手段の噴射
孔からの噴射燃料を該第２の吸気弁の側へ偏向させる燃
料噴射案内手段と、該第１の吸気弁の休弁時には該燃料
噴射案内手段を作動させて該第１の吸気弁の作動時には
該燃料噴射案内手段を停止させる燃料噴射案内切換手段
とが設けられていることを特徴としている。

【００３９】また、請求項８記載の本発明の可変バルブ
タイミング機構付きエンジンは、請求項７記載の構成に
おいて、該吸気通路に、該吸気通路の上流部分から下流
部分に亘って設けられた吸気バイパス路と、該吸気バイ
パス路を開閉する開閉弁とをそなえてなるアイドル回転
速度調整手段が付設されて、該吸気バイパス路の下流端
部が該燃料噴射案内手段に接続され、該燃料噴射案内手
段が該吸気バイパス路で導かれた吸気を所要の方向へ噴
射することで該噴射孔からの噴射燃料を該第２の吸気弁
の側へ偏向させるように構成され、該燃料噴射案内切換
手段として該開閉弁が用いられていることを特徴として
いる。

【００４０】

【００４１】

【作用】上述の請求項１記載の本発明の可変バルブタイ
ミング機構付きエンジンでは、制御手段が、エンジンの
運転状態に応じて第１モード切換手段及び第２モード切
換手段を制御する。これにより、該第１モード切換手段
及び該第２モード切換手段を共に非連係モードとするこ
とで、上記の第１，第２及び第３のロッカアームを全て
連係させない第１モードが設定されると、高速用カムで
駆動される該第３のロッカアームの動きが、上記の第１
及び第２のロッカアームに伝達されなくなり、また、低
速用カムで駆動される該第２のロッカアームの動きが、
該第１のロッカアームに伝達されなくなる。したがっ
て、該第１のロッカアームには低速用カムの動きも高速
用カムの動きも伝達されないが、該第２のロッカアーム
は、低速用カムに駆動されながら、該低速用カムの低速
時バルブタイミング用のカムプロフィルにしたがって揺
動して、対応する第２の吸気弁を低速時バルブタイミン
グで開閉駆動する。また、該第１モード切換手段連係モ
ードとして該第２モード切換手段を共に非連係モードと
することで、上記の第１及び第２のロッカアームを連係
させ該第３のロッカアームを連係させない第２モードが
設定されると、該第２のロッカアームの動きが該第１の
ロッカアームに伝達され、該第１のロッカアームと該第
２のロッカアームとが一体に揺動するようになり、これ
らの第１，第２の各ロッカアームは、該低速時バルブタ
イミング用のカムプロフィルをそなえた低速用カムの動
きを受けて、低速時バルブタイミング用のカムプロフィ
ルにしたがって一体に揺動し、対応する第１及び第２の
各吸気弁を低速時バルブタイミングで開閉駆動する。ま
た、該第１モード切換手段及び該第２モード切換手段を
共に連係モードとすることで、上記の第１，第２及び第
３のロッカアームを連係させる第３モードが設定される
と、該第３のロッカアームの動きが上記の第１及び第２
のロッカアームに伝達され、該第３のロッカアームと該
第１のロッカアームと該第２のロッカアームとが一体に
揺動するようになり、これらの第３，第１，第２の各ロ
ッカアームは、該低速時バルブタイミング用のカムプロ
フィルを包含する高速時バルブタイミング用のカムプロ
フィルをそなえた高速用カムの動きを受けて、高速時バ
ルブタイミング用のカムプロフィルにしたがって一体に
揺動し、対応する各吸気弁を高速時バルブタイミングで
開閉駆動する。また、該第３のロッカアームが、該第１
のロッカアームと該第２のロッカアームとの間に介設さ
れているため、該第３のロッカアームと該第１のロッカ
アームとの間、及び、該第３のロッカアームと該第２の
ロッカアームとの間での、捩じり変形等を抑制すること
ができる。このため、該第３のロッカアームを通じて高
速回転で該高速用カムを作動させる該第３モード時に、
精度良く該高速用カムを作動させることができる。

【００４２】

【００４３】

【００４４】

【００４５】

【００４６】上述の請求項２記載の本発明の可変バルブ
タイミング機構付きエンジンでは、該第１のモード切換
手段を連係モードの状態にするには、第１の駆動機構を
通じて、第１のピストン室内の第１のピストンの一端
を、該ロッカシャフトの外周面から突出させて、該第２
のロッカアームの第１の凹所内に嵌入させた突出位置に
する。これにより、該第２のロッカアームが、該第１の
ピストンと該第１の凹所との係合を通じて、該ロッカシ
ャフトを中心に回転するようになる。

【００４７】該第１のモード切換手段を非連係モードの
状態にするには、第１の駆動機構を通じて、第１のピス
トン室内の第１のピストンの一端を、該ロッカシャフト
の外周面から突出させない格納位置にする。これによ
り、該第１のピストンが該第１の凹所と係合しなくな
り、該第２のロッカアームが、該ロッカシャフトに対し
て回転自在になる。

【００４８】また、該第２のモード切換手段を連係モー
ドの状態にするには、第２の駆動機構を通じて、第２の
ピストン室内の第２のピストンの一端を、該ロッカシャ
フトの外周面から突出させて、該第３のロッカアームの
第２の凹所内に嵌入させた突出位置にする。これによ
り、該第３のロッカアームが、該第２のピストンと該第
２の凹所との係合を通じて、該ロッカシャフトを中心に
回転するようになる。該第２のモード切換手段を非連係
モードの状態にするには、第２の駆動機構を通じて、第
２のピストン室内の第２のピストンの一端を、該ロッカ
シャフトの外周面から突出させない格納位置にする。こ
れにより、該第２のピストンが該第２の凹所と係合しな
くなり、該第３のロッカアームが、該ロッカシャフトに
対して回転自在になる。

【００４９】上述の請求項３記載の本発明の可変バルブ
タイミング機構付きエンジンでは、該第１の駆動機構及
び該第２の駆動機構が以下のように作動する。該第１の
駆動機構では、第１の油圧供給手段が、第１の油室内に
所要の油圧を供給しない場合には、該第１のピストンが
第１の付勢手段によって該格納位置側又は該突出位置側
へ付勢される。

【００５０】また、該エンジンが所要の回転状態のとき
には、該第１の油圧供給手段が、第１の油室内に所要の
油圧を供給する。すると、該第１のピストンが第１の付
勢手段の付勢力に抗して該突出位置側又は該格納位置側
へ油圧により駆動される。したがって、該第１のピスト
ンが該格納位置にあれば該突出位置へ駆動され、該第１
のピストンが該突出位置にあれば該格納位置へ駆動され
る。

【００５１】該第２の駆動機構では、第２の油圧供給手
段が、第２の油室内に所要の油圧を供給しない場合に
は、該第２のピストンが第２の付勢手段によって該格納
位置側又は該突出位置側へ付勢される。また、該エンジ
ンが所要の回転状態のときには、該第２の油圧供給手段
が、第２の油室内に所要の油圧を供給する。すると、該
第２のピストンが第２の付勢手段の付勢力に抗して該突
出位置側又は該格納位置側へ油圧により駆動される。し
たがって、該第２のピストンが該格納位置にあれば該突
出位置へ駆動され、該第２のピストンが該突出位置にあ
れば該格納位置へ駆動される。

【００５２】上述の請求項４記載の本発明の可変バルブ
タイミング機構付きエンジンでは、該エンジンが低速回
転状態のときには、該第１の油圧供給手段及び該第２の
油圧供給手段から該第１の油室内及び該第２の油室内に
所要の油圧の供給が行なわれない。したがって、該第１
のピストン及び該第２のピストンが、該第１の付勢手段
及び該第２の付勢手段の付勢力によりいずれも格納位置
になる。

【００５３】これにより、該第１のピストンが該第１の
凹所と係合しなくなって、該第２のロッカアームが、該
第１のロッカアームに対して回転自在の、非連係モード
の状態になり、該第２のピストンが該第２の凹所と係合
しなくなって、該第３のロッカアームが、上記の第１及
び第２のロッカアームに対して回転自在の、非連係モー
ドの状態になる。

【００５４】また、該エンジンが中速回転状態のときに
は、該第２の油圧供給手段から該第２の油室内には所要
の油圧の供給が行なわれないが、該第１の油圧供給手段
から該第１の油室内へは所要の油圧の供給が行なわる。
したがって、該第２のピストンは該第２の付勢手段の付
勢力により格納位置になるが、該第１のピストンは該第
１の油室内の油圧により突出位置になる。

【００５５】これにより、該第１のピストンが該第１の
凹所と係合して、該第２のロッカアームは、該第１のロ
ッカアームと連係する連係モードの状態になり、該第２
のピストンが該第２の凹所と係合しなくなって、該第３
のロッカアームは、上記の第１及び第２のロッカアーム
に対して回転自在の、非連係モードの状態になる。ま
た、該エンジンが高速回転状態のときには、該第１の油
圧供給手段及び該第２の油圧供給手段から該第１の油室
内及び該第２の油室内へ所要の油圧の供給が行なわる。

【００５６】したがって、該第１のピストン及び該第２
のピストンはそれぞれ該第１の油室内の油圧及び該第２
の油室内の油圧により突出位置になる。これにより、該
第１のピストンが該第１の凹所と係合して、該第２のロ
ッカアームは、該第１のロッカアームと連係する連係モ
ードの状態になり、該第２のピストンが該第２の凹所と
係合して、該第３のロッカアームも、上記の第１及び第
２のロッカアームと連係する連係モードの状態になる。

【００５７】上述の請求項５記載の本発明の可変バルブ
タイミング機構付きエンジンでは、該第１の油圧供給手
段及び該第２の油圧供給手段が、いずれも該エンジンに
より駆動されるエンジンポンプを油圧源として油圧供給
を行なう。上述の請求項６記載の本発明の可変バルブタ
イミング機構付きエンジンでは、該制御手段が、該エン
ジンの回転速度域が低速域にあるか中速域にあるか高速
域にあるかに応じて、該第１のモード切換手段及び該第
２のモード切換手段の状態を制御する。

【００５８】そして、該エンジンが低速回転速度域のと
きには、該第１のモード切換手段及び該第２のモード切
換手段を通じて、該第２のロッカアームを第１のロッカ
アームに連係させない非連係モードとするとともに、該
第３のロッカアームを上記の第１及び第２のロッカアー
ムに連係させない非連係モードとする。これにより、該
第１の吸気弁を休弁させ該第２の吸気弁を該低速用カム
のカムプロフィルに対応して開閉させる１弁低速用作動
状態となる。

【００５９】該エンジンが中速回転速度域のときには、
該第１のモード切換手段及び該第２のモード切換手段を
通じて、該第２のロッカアームを該第１のロッカアーム
に連係させる連係モードとするとともに、該第３のロッ
カアームを上記の第１及び第２のロッカアームに連係さ
せない非連係モードとする。これにより、該第１の吸気
弁及び該第２の吸気弁をともに該低速用カムのカムプロ
フィルに対応して開閉させる２弁低速用作動状態とな
る。

【００６０】該エンジンが高速回転速度域のときには、
該第１のモード切換手段及び該第２のモード切換手段を
通じて、該第２のロッカアームを該第１のロッカアーム
に連係させる連係モードとするとともに、該第３のロッ
カアームを上記の第１及び第２のロッカアームに連係さ
せる連係モードとする。これにより、該第１の吸気弁及
び該第２の吸気弁をともに該高速用カムのカムプロフィ
ルに対応して開閉させる２弁高速用作動状態となる。

【００６１】上述の請求項７記載の本発明の可変バルブ
タイミング機構付きエンジンでは、該第１の吸気弁の休
弁時には、燃料噴射案内切換手段により、該燃料噴射案
内手段が作動するように切り換えられる。このため、燃
料噴射手段が、該エンジンの吸気通路の下流部分で、そ
の噴射孔から該第１の吸気弁及び該第２の吸気弁の双方
の側へ向けて燃料を噴射すると、該燃料噴射案内手段に
より、該噴射孔からの噴射燃料が該第２の吸気弁の側へ
偏向される。

【００６２】したがって、休弁している該第１の吸気弁
へは燃料が噴射されなくなる。また、該第１の吸気弁の
作動時には、燃料噴射案内切換手段により、該燃料噴射
案内手段が停止するように切り換えられる。このため、
燃料噴射手段が、該エンジンの吸気通路の下流部分で、
その噴射孔から該第１の吸気弁及び該第２の吸気弁の双
方の側へ向けて燃料を噴射すると、そのまま、該噴射孔
からの噴射燃料が該第１の吸気弁及び該第２の吸気弁の
双方の側へ供給される。

【００６３】上述の請求項８記載の本発明の可変バルブ
タイミング機構付きエンジンでは、アイドル回転速度調
整手段が、開閉弁を通じて吸気バイパス路を開閉しなが
ら、該エンジンのアイドル回転速度を調整するが、該第
１の吸気弁の休弁時には、該開閉弁が開放されて、該吸
気通路の上流部分から下流部分に亘って設けられた吸気
バイパス路に吸気の一部が導かれる。

【００６４】そして、吸気バイパス路に導かれた吸気
が、該吸気バイパス路の下流端部から該燃料噴射案内手
段を通じて噴射されて、該噴射孔からの噴射燃料を該第
２の吸気弁の側へ偏向される。

【００６５】

【実施例】以下、図面により、本発明の実施例について
説明すると、図１〜１２は本発明の第１実施例としての
可変バルブタイミング機構付きエンジンを示すもので、
図１はその動弁系の斜視図、図２はその可変バルブタイ
ミング機構を示す断面図、図３はその可変バルブタイミ
ング機構を示す断面図、図４はその吸気通路部分の模式
的な断面図、図５はその吸気通路部分の要部断面図、図
６はその吸気通路部分にそなえられる空気噴射口部材を
示す図、図７はその空気噴射口部材の変形例を示す図、
図８は本エンジンの出力特性を示す図、図９はそのバル
ブリフト状態を示す図、図１０〜１２はその可変バルブ
タイミング機構の動作を示す図である。また、図１３〜
１６は本発明の第２実施例としての可変バルブタイミン
グ機構付きエンジンを示すもので、図１３はその可変バ
ルブタイミング機構を示す断面図、図１４〜１６はその
可変バルブタイミング機構の動作を示す図である。

【００６６】まず、第１実施例について説明すると、こ
の実施例の動弁系には、図１に示すように、第１の吸気
弁３と第２の吸気弁２とが対になってそなえられてお
り、これらの吸気弁２，３を開閉駆動すべく、動弁系が
構成される。この動弁系は、エンジンのクランクシャフ
トの回転に対応して回動するベース円状カム（以下、ベ
ース円という）１０及びカム１２，１３と、これらのカ
ム１２，１３によって直接的に駆動されるロッカアーム
１４，１５と、ロッカアーム１４又は１５を介して間接
的に駆動されるロッカアーム６とをそなえている。

【００６７】ベース円１０及びカム１２，１３は、いず
れもエンジンのクランクシャフトの回転に連動して回転
するカムシャフト１１に設けられている。そして、カム
１２は、低速時バルブタイミング用のカムプロフィルを
そなえた低速用カムであり、カム１３は、高速時バルブ
タイミング用のカムプロフィルをそなえた高速用カムで
あり、何れもベース円１０と同一のベース円径を有して
いる。なお、低速用カム１２及び高速用カム１３のカム
プロフィルは、図９に示すようなバルブリフト特性を有
するようになっており、高速用カム１３のカムプロフィ
ルが、低速用カム１２のカムプロフィルを包含するよう
に設定されている。

【００６８】第１のロッカアーム６は、吸気弁３に当接
してこの吸気弁３の開閉駆動に直接係わるメインロッカ
アームである。また、第２及び第３のロッカアーム１
４，１５は、いずれもローラ付きロッカアームである。
そして、第２のロッカアーム１４は、吸気弁２に当接し
てこの吸気弁２の開閉駆動に直接係わるメインロッカア
ームであり、第３のロッカアーム１５は、吸気弁２，３
には当接せずにこの吸気弁２，３の開閉駆動に間接的に
係わるサブロッカアームである。

【００６９】メインロッカアーム６は、図２に示すよう
に、ロッカシャフト１６と一体に設けられている。この
ロッカシャフト１６はエンジンのシリンダヘッド等（図
示省略）に設けられた軸受部１Ａに枢支されており、メ
インロッカアーム１４は、ロッカシャフト１６とともに
揺動できるようになっている。このメインロッカアーム
６には、その揺動端部６Ａにスクリュー装着部６Ｂが設
けられており、この装着部６Ｂに、吸気弁３のステム端
部に当接するアジャストスクリュー２２が螺合装着され
ている。なお、２２Ａは調整ナットである。

【００７０】また、メインロッカアーム６の中間部に
は、図１に示すように、ベース円１０と当接しうる当接
面６Ｃが設けられ、後述する第２のモード切換手段とし
ての油圧ピストン機構１７又は第１のモード切換手段と
しての油圧ピストン機構２７が連係モードに設定される
と、当接面６Ｃがベース円１０から離隔して、メインロ
ッカアーム１４又はサブロッカアーム１５と連動して揺
動するようになっている。

【００７１】また、メインロッカアーム１４は、図２に
示すように、ロッカシャフト１６に対して回転できるよ
うに軸支されており、その揺動端部１４Ａに、スクリュ
ー装着部１４Ｂが設けられている。そして、この装着部
１４Ｂに、吸気弁２のステム端部に当接するアジャスト
スクリュー２１が螺合装着されている。なお、２１Ａは
調整ナットである。

【００７２】メインロッカアーム１４の中間部には、図
１，２に示すように、低速用カム１２に当接しうる低速
用ローラ１８がそなえられている。この低速ローラ１８
は、メインロッカアーム１４の中間部に軸支された軸１
８Ａにローラベアリング１８Ｂを介して滑らかに回動し
うるように枢支されている。このメインロッカアーム１
４とロッカシャフト１６との間には、前述の油圧ピスト
ン機構２７が設けられている。この油圧ピストン機構２
７は、メインロッカアーム１４がロッカシャフト１６に
対して回転自在であってロッカシャフト１６（即ち、メ
インロッカアーム６）と連係動作しないモード（非連係
モード）と、メインロッカアーム１４がロッカシャフト
１６と一体回転してメインロッカアーム１４と連係動作
するモード（連係モード）とのいずれかに設定できる。

【００７３】一方、サブロッカアーム１５は、図２に示
すように、その筒状基部１５Ｂにおいて、ロッカシャフ
ト１６に対して回転できるように軸支されており、その
揺動端部１５Ａに、高速用カム１３に当接しうる高速用
ローラ１９をそなえている。この高速ローラ１９も、図
１〜３に示すように、サブロッカアーム１５の揺動端部
１５Ａに軸支された軸１９Ａにローラベアリング１９Ｂ
を介して滑らかに回動しうるように枢支されている。

【００７４】また、このサブロッカアーム１５とロッカ
シャフト１６との間には、前述の油圧ピストン機構１７
が設けられている。この油圧ピストン機構１７は、サブ
ロッカアーム１５がロッカシャフト１６に対して回転自
在であってメインロッカアーム１４と連係動作しないモ
ード（非連係モード）と、サブロッカアーム１５がロッ
カシャフト１６と一体回転してメインロッカアーム１４
と連係動作するモード（連係モード）とのいずれかに設
定できる。

【００７５】そして、この実施例の油圧ピストン機構１
７，２７は、図２，３に示すように互いに同様な構造に
なっている。つまり、油圧ピストン機構１７，２７は、
ロッカシャフト１６に形成されたピストン室１７Ｆ，２
７Ｆ内にいずれもロッカシャフト１６の直径方向に可動
に配設されたピストン１７Ａ，２７Ａと、このピストン
１７Ａ，２７Ａをそれぞれロッカシャフト１６内に格納
された位置とロッカシャフト１６から突出した位置とに
それぞれ駆動する駆動機構１７Ｊ，２７Ｊとをそなえて
いる。

【００７６】駆動機構１７Ｊ，２７Ｊは、ピストン１７
Ａ，２７Ａを格納位置側へ付勢する付勢手段としてのス
プリング１７Ｂ，２７Ｂと、ピストン１７Ａ，２７Ａを
突出位置側へ油圧により駆動するための油室１７Ｇ，２
７Ｇと、この油室１７Ｇ，２７Ｇへ油圧を供給する手段
とをそなえている。つまり、サブロッカアーム１５の筒
状基部１５Ｂの所要の位置には、ピストン１７Ａの他端
（図２，３中の上方側端部であり、以下、この端部を先
端部という）が進入しうる凹所１７Ｃが形成され、メイ
ンロッカアーム１４の筒状基部１４Ｃの所要の位置に
は、ピストン２７Ａの他端（図２中の上方側端部であ
り、以下、この端部を先端部という）が進入しうる凹所
２７Ｃが形成されている。なお、１７Ｅ，２７Ｅは凹所
１７Ｃを形成する蓋部材である。

【００７７】そして、ピストン１７Ａ，２７Ａの基端部
の外周には、鍔状部１７Ｈ，２７Ｈが形成され、ピスト
ン室の内壁には段部１７Ｉ，２７Ｉが設けられており、
これらの鍔状部１７Ｈ，２７Ｈと段部１７Ｉ，２７Ｉと
の間に、スプリング１７Ｂ，２７Ｂが圧縮状態で介装さ
れている。したがって、これらのピストン１７Ａ，２７
Ａは、いずれもスプリング１７Ｂ，２７Ｂにより基端部
側の格納位置へ付勢されているのである。

【００７８】また、ピストン１７Ａ，２７Ａの一端（図
２，３中の下方側端部であり、以下、この端部を基端部
という）とサブロッカアーム１５又はメインロッカアー
ム１４の筒状基部１５Ｂ，１４Ｃの内周面との間に、油
室１７Ｇ，２７Ｇが形成されている。ピストン１７Ａ，
２７Ａの内部には、ロッカシャフト１６の軸心部分に形
成された油路１６Ａ，１６Ｂと油室１７Ｇ，２７Ｇとを
連通する油孔１７Ｄ，２７Ｄが形成されている。

【００７９】そして、上記の油室１７Ｇへは、ロッカシ
ャフト１６の油路１６Ａ及びピストン１７Ａの油孔１７
Ｄから作動油が導かれ、上記の油室２７Ｇへは、ロッカ
シャフト１６の油路１６Ｂ及びピストン２７Ａの油孔２
７Ｄから作動油が導かれるようになっている。これによ
り、油室１７Ｇへ作動油が供給されると、図１０に示す
ように、スプリング１７Ｂの付勢力に抗してピストン１
７Ａが先端部側へ駆動されて、ピストン１７Ａの先端部
が凹所１７Ｃに嵌入する突出位置になる。一方、油室１
７Ｇへの作動油供給が絶たれると、図１１，１２に示す
ように、スプリング１７Ｂの付勢力によってピストン１
７Ａが基端部側へ駆動されて、ピストン１７Ａの先端部
が凹所１７Ｃから脱する格納位置になるようになってい
る。

【００８０】つまり、油圧ピストン機構１７では、油室
１７Ｇへ作動油が供給されると、ピストン１７Ａの先端
部の凹所１７Ｃへの嵌入により、サブロッカアーム１５
がロッカシャフト１６と一体回転してメインロッカアー
ム６と連係動作するモード（連係モード）となり、油室
１７Ｇへの作動油供給が絶たれると、ピストン１７Ａの
先端部の凹所１７Ｃからの離脱により、サブロッカアー
ム１５がロッカシャフト１６に対して回転自在であって
メインロッカアーム６と連係動作しないモード（非連係
モード）となるように設定されている。

【００８１】また、油室２７Ｇへ作動油が供給される
と、図１０，１１に示すように、スプリング２７Ｂの付
勢力に抗してピストン２７Ａが先端部側へ駆動されて、
ピストン２７Ａの先端部が凹所２７Ｃに嵌入するように
なっている。一方、油室２７Ｇへの作動油供給が絶たれ
ると、図１２に示すように、スプリング２７Ｂの付勢力
によってピストン２７Ａが基端部側へ駆動されて、ピス
トン２７Ａの先端部が凹所２７Ｃから脱するようになっ
ている。

【００８２】つまり、油圧ピストン機構２７では、油室
２７Ｇへ作動油が供給されると、ピストン２７Ａの先端
部の凹所２７Ｃへの嵌入により、メインロッカアーム１
４がロッカシャフト１６と一体回転してメインロッカア
ーム１４とメインロッカアーム６とが連係動作するモー
ド（連係モード）となり、油室２７Ｇへの作動油供給が
絶たれると、ピストン２７Ａの先端部の凹所２７Ｃから
の離脱により、メインロッカアーム１４がロッカシャフ
ト１６に対して回転自在であってメインロッカアーム１
４とメインロッカアーム６とが連係動作しないモード
（非連係モード）となるように設定されている。そし
て、第１のモード切換手段としての油圧ピストン機構２
７及び第２のモード切換手段としての油圧ピストン機構
１７がいずれも非連係モードとされると、メインロッカ
アーム６とメインロッカアーム１４とサブロッカアーム
１５とが全て連係動作しない第１モードとなり、第１の
モード切換手段としての油圧ピストン機構２７が連係モ
ードとされ、第２のモード切換手段としての油圧ピスト
ン機構１７が非連係モードとされると、メインロッカア
ーム６とメインロッカアーム１４とが連係動作するがサ
ブロッカアーム１５はこれらと連係動作しない第２モー
ドとなり、第１のモード切換手段としての油圧ピストン
機構２７及び第２のモード切換手段としての油圧ピスト
ン機構１７がいずれも連係モードとされると、メインロ
ッカアーム６とメインロッカアーム１４とサブロッカア
ーム１５とが全て連係動作する第３モードとなるように
なっている。

【００８３】なお、サブロッカアーム１５は、図１，２
に示すように、２つのメインロッカアーム６，１４の間
に配置されており、両メインロッカアーム６，１４との
距離が短いものになっている。これにより、サブロッカ
アーム１５を介して両メインロッカアーム６，１４を高
速駆動する場合にも、僅かな捩じり変形等が生じ難くな
っている。

【００８４】また、上述の油室１７Ｇ，２７Ｇへの作動
油の供給は、図２に模式的に示すような作動油供給系５
１を通じて行なわれるようになっている。この作動油供
給系５１は、エンジンによって駆動される油圧ポンプ
（エンジンポンプ）５２と、この油圧ポンプ５２で加圧
された作動油を所要の油圧に調整する調圧手段５３と、
この調圧手段５３で調圧された作動油を上記の油路１６
Ａ，１６Ｂを通じて油室１７Ｇ，２７Ｇへ供給する供給
状態と供給しない供給停止状態とを切り換えうる切換弁
５４とをそなえている。

【００８５】切換弁５４は例えばソレノイドバルブで構
成され、制御手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）
５０によって、この切換弁５４を電子制御できるように
構成されている。これにより、例えば図８に示すよう
に、エンジン回転数や出力トルク等に応じた切換点Ｃ
１，Ｃ２を設定して、エンジン回転数及び出力トルクに
応じて各油圧ピストン機構１７，２７のモードを切り換
えることができる。

【００８６】つまり、図８において、エンジン回転数や
出力トルクが切換点Ｃ１よりも小さい領域（図中の切換
点Ｃ１の直線よりも左方及び下方の領域）では、両油圧
ピストン機構１７，２７が共に非連係モードの状態（第
１モード）となるように、切換弁５４を、各油圧ピスト
ン機構１７，２７に油圧を供給しない状態にする。これ
により、１弁低速用作動状態（低速ステージ）が実現す
る。

【００８７】また、エンジン回転数や出力トルクが切換
点Ｃ１と切換点Ｃ２との間の領域（図中では切換点Ｃ
１，Ｃ２の各直線間の領域）では、油圧ピストン機構２
７が連係モードで油圧ピストン機構１７が非連係モード
の状態（第２モード）となるように、切換弁５４を、油
圧ピストン機構１７に油圧を供給しないが状態油圧ピス
トン機構２７には油圧を供給する状態にする。これによ
り、２弁低速用作動状態（中速ステージ）が実現する。

【００８８】そして、エンジン回転数や出力トルクが切
換点Ｃ２よりも大きい領域（図中の切換点Ｃ２の直線よ
りも右方及び上方の領域）では、両油圧ピストン機構１
７，２７が共に連係モードの状態（第３モード）となる
ように、切換弁５４を、両油圧ピストン機構１７，２７
に油圧を供給する状態にする。これにより、２弁高速用
作動状態（高速ステージ）が実現する。

【００８９】なお、図３に示すように、吸気弁３のバル
ブステム３Ａ上端にはスプリングリテーナ５Ａが設けら
れ、シリンダヘッド１側にはスプリングリテーナ５Ｂが
設けられており、これらのスプリングリテーナ５Ａ，５
Ｂの間に、バルブスプリング４が介装されている。これ
により、吸気弁３は閉鎖方向つまりバルブステム３Ａの
上端側へ付勢されている。したがって、メインロッカア
ーム６も、このバルブスプリング４を通じてベース円１
０側へ付勢されており、バルブスプリング４の付勢力が
メインロッカアーム６の揺動時の復帰力として作用する
ようになっている。

【００９０】また、図示しないが、吸気弁２についても
吸気弁３と全く同様に構成されており、メインロッカア
ーム１４も、図示しないバルブスプリングを通じてカム
１２側へ付勢され、バルブスプリングの付勢力がメイン
ロッカアーム１４の揺動時の復帰力として作用するよう
になっている。これに対して、サブロッカアーム１５
は、連係モード時にはメインロッカアーム１４と一体化
してバルブスプリング４の付勢力を受けるが、非連係モ
ード時には、これを受けないので、カム１３側へ付勢す
る手段を設けて、サブロッカアーム１５を、カム１３に
追従できるようにする必要がある。そこで、サブロッカ
アーム１５には、アームスプリング機構２０が設けられ
ている。

【００９１】このアームスプリング機構２０は、図３に
示すように、シリンダヘッド等に設置された図示しない
ホルダに固定されたアウタケース２０Ａと、このアウタ
ケース２０Ａ内に進退自在で且つアウタケース２０Ａか
ら離脱しないように設けられたインナケース２０Ｂと、
これらのアウタケース２０Ａとインナケース２０Ｂとの
間に介装されたスプリング２０Ｃと、インナケース２０
Ｂの端部に形成された当接部２０Ｄとからなっている。
そして、この当接部２０Ｄに、サブロッカアーム１５に
設けられたレバー部１５Ｃが当接しており、アームスプ
リング機構２０のスプリング２０Ｃの付勢力によって、
サブロッカアーム１５がカム１３側に押し付けられて、
カム１３に応じて所定の動きを行なうようになってい
る。

【００９２】ところで、このエンジンの吸気系４０は、
図４，５に示すように構成される。つまり、エアクリー
ナ４１の下流側の吸気通路４２には、スロットル弁４３
が設けられ、スロットル弁４３の下流側には、各気筒毎
には分岐した吸気マニホルド４４が設けられている。さ
らに、吸気マニホルド４４の下流部には、各吸気弁２，
３に向けて二股状に分岐した吸気ポート４４Ａ，４４Ｂ
が形成されている。

【００９３】この吸気ポート４４Ａ，４４Ｂの上流側に
は、吸気ポート４４Ａ，４４Ｂの燃焼室４５への開口へ
向けて、インジェクタ（燃料噴射手段）４６が設置され
ている。そして、このインジェクタ４６は、各吸気ポー
ト４４Ａ，４４Ｂの開口部へ均等に燃料噴射できるよう
に、その燃料噴射孔４６Ｂの方向を設定されて、シリン
ダヘッドのインジェクタ取付部１Ｃに取り付けられる。

【００９４】このインジェクタ４６の先端部４６Ａの外
側には、燃料噴射案内手段としてのインジェクタガイド
４９が設けられている。このインジェクタガイド４９
は、図６の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、イン
ジェクタ４６の先端部４６Ａとインジェクタ取付部１Ｃ
との間に介装され、パイプ部分４９Ａとベース部分４９
Ｃとをそなえ、パイプ部分４９Ａ及びベース部分４９Ｃ
の内部には空気流路４９Ｂと空気噴射口４９Ｄとが形成
されている。そして、空気噴射口４９Ｄから空気を噴射
することで、噴射孔４６Ｂからの噴射燃料を一方の吸気
弁２の側へ偏向させるようになっている。したがって、
空気流路４９Ｂ及び空気噴射口４９Ｄの方向は、吸気弁
２の方向へ設定されている。

【００９５】なお、この実施例では、図６の（Ｃ）に示
すように、空気噴射口４９Ｄが３つの穴で形成されてい
るが、空気噴射口はこれに限定されるものではなく、図
７に示すように、円弧状のスリット４９Ｅによる空気噴
射口も考えられる。ただし、この図７中では、パイプ部
分４９Ａの記載は省略している。また、この実施例で
は、インジェクタガイド４９への空気を供給する手段と
して、アイドル回転速度調整手段（アイドルスピードコ
ントローラ；以下、ＩＳＣと略す）が兼用されている。
このＩＳＣ４７は、吸気バイパス通路４８Ａと、この吸
気バイパス通路４８Ａを開閉する開閉弁４７Ａとをそな
えている。吸気バイパス通路４８Ａは、吸気通路４２の
スロットル弁４３よりも上流部分から各吸気マニホルド
４４に亘って形成され、上流側開口部４８Ｂに開閉弁４
７Ａがそなえている。そして、吸気バイパス通路４８Ａ
の下流側開口部４８Ｃはインジェクタガイド４９に向け
られており、吸気バイパス通路４８Ａを通った空気がイ
ンジェクタガイド４９から噴射されるようになってい
る。

【００９６】そして、開閉弁４７Ａが、インジェクタガ
イド４９の作動状態、即ち、インジェクタガイド４９の
空気噴射口４９Ｄから空気を噴射する状態と噴射しない
状態とを切り換える燃料噴射案内切換手段を兼ねてい
る。つまり、この開閉弁４７Ａは、吸気弁３の休弁時に
は開放してインジェクタガイド４９からの空気噴射を行
なわせ、吸気弁３の作動時には閉鎖してインジェクタガ
イド４９からの空気噴射を停止するように動作する。

【００９７】なお、開閉弁４７Ａは、ソレノイド４７Ｂ
で駆動される電磁弁であって、ＥＣＵ５０によって作動
を制御されるようになっている。つまり、ＥＣＵ５０
は、エンジンのアイドル時に所定のアイドルスピード状
態になるように開閉弁４７Ａの開度を制御するほか、吸
気弁３の休弁時（１弁低速用作動時）には、開閉弁４７
Ａを開放させて、吸気バイパス通路４８Ａ及びインジェ
クタガイド４９から空気を噴射させるように制御を行な
うようになっている。

【００９８】また、１弁低速用作動時には、吸気が燃焼
室４５内でスワールを形成して混合気を層状分布させる
ことで、スパークプラグの近傍に燃料の濃い混合気を偏
在させながら、全体としては少ない燃料による希薄燃料
が行なわれるようになっている。したがって、この１弁
作動時には、インジェクタ４６からは、相応の少ない燃
料が噴射される。

【００９９】なお、図示しないが、このエンジンでは、
排気弁も吸気弁と同様に２弁対になって設けられてお
り、これらの２つの排気弁も、図９に示すように、低速
時には低速用カムによって低速用モードで開閉し、高速
時には高速用カムによって高速用モードで開閉するよう
になっている。本発明の第１実施例としての可変バルブ
タイミング機構付きエンジンは、上述のように構成され
ているので、吸気弁又は排気弁２，３はエンジン回転数
や出力トルクに応じて以下のように作動する。

【０１００】つまり、図８に示すように、エンジン回転
数や出力トルクが切換点Ｃ１よりも小さい低速回転領域
では、切換弁５４によって各油圧ピストン機構１７，２
７に油圧を供給しない状態（第１モード）とされる。こ
れにより、図１２に示すように、ピストン１７Ａ，２７
Ａはそれぞれスプリング１７Ｂ，２７Ｂによってその基
端部側へ付勢されて、ピストン１７Ａ，２７Ａはいずれ
もその先端部が凹所１７Ｃ，２７Ｃから脱した状態に保
持される。

【０１０１】したがって、サブロッカアーム１５もメイ
ンロッカアーム１４もロッカシャフト１６に対して回転
自在であってメインロッカアーム６と連係動作しない非
連係モードとなる。この結果、メインロッカアーム１４
は低速カム１２に応じて開閉し、一方、メインロッカア
ーム６はベース円１０と当接しながら閉鎖状態に保持さ
れて、メインロッカアーム１４のみが低速用のバルブタ
イミングで開閉する１弁低速用作動状態（低速ステー
ジ）が実現する。

【０１０２】また、この時には、開閉弁４７Ａが開放し
て、吸気バイパス通路４８Ａ及びインジェクタガイド４
９の空気噴射口４９Ｄから空気が噴射される。そして、
抗して噴射された空気により、噴射孔４６Ｂから噴射さ
れた燃料が一方の開閉する吸気弁２の側へ偏向される。
これにより、休止している吸気弁３の側へは燃料が噴射
されなくなって、休止弁側での燃料溜りによる燃焼変動
が防止されて、正常な燃焼が確保され、排気ガスの悪化
も防止される利点がある。

【０１０３】特に、この実施例では、ＩＳＣ４７を利用
して燃料の噴射方向を偏向させているので、低コストで
このような燃料溜りの防止を行なえる利点がある。この
１弁低速用作動状態では、吸気が燃焼室４５内で強いス
ワールを形成することができ、吸気を層状化させて、ス
パークプラグの近傍に部分的に燃料の濃い混合気を偏在
させることができる。これにより、燃焼速度の低下や着
火性の悪化を招くことなく燃焼を安定させながら希薄燃
焼を実現できて、エンジンの燃費を大幅に向上させつつ
有害な排気ガスを低減させることができる。

【０１０４】この結果、１弁低速用作動状態では、少な
い燃料消費で、曲線ａで示すように、エンジンの低速回
転域でピークとしたエンジンの出力トルクを得られる。
また、一般に、油圧ポンプ５２がエンジンで駆動される
ものの場合には始動時に油圧出力が発生しないが、この
実施例では、低速ステージが、各油圧ピストン機構１
７，２７に油圧を供給しない状態で実現するので、油圧
を要することなく、１弁低速用作動の低速ステージでエ
ンジンを始動できる。

【０１０５】したがって、エンジンの始動時には、１弁
のみを作動させればよく、スタータのクランキング力も
１弁のみのバルブスプリング力に対応したもので十分に
なる。この結果、スタータを小型化できる利点がある。
また、図８に示すように、エンジン回転数や出力トルク
が切換点Ｃ１よりも大きく切換点Ｃ２よりも小さい中速
回転領域では、切換弁５４によって油圧ピストン機構１
７には油圧を供給しないが、油圧ピストン機構２７には
油圧を供給する状態（第２モード）とされる。

【０１０６】これにより、図１１に示すように、ピスト
ン１７Ａは、スプリング１７Ｂによってその基端部側へ
付勢されて、その先端部が凹所１７Ｃから脱した状態に
保持される。一方、油室２７Ｇへ供給された作動油圧に
より、ピストン２７Ａはスプリング２７Ｂの付勢力に抗
して先端部側へ駆動されてその先端部が凹所２７Ｃに嵌
入する。

【０１０７】したがって、メインロッカアーム１４はロ
ッカシャフト１６と一体に回転してメインロッカアーム
６と連係動作する連係モードとなり、サブロッカアーム
１５はロッカシャフト１６に対して回転自在であってメ
インロッカアーム６と連係動作しない非連係モードとな
る。この結果、メインロッカアーム１４，６はともに低
速カム１２に応じて開閉して、メインロッカアーム１
４，６が低速用のバルブタイミングで開閉する２弁低速
用作動状態（中速ステージ）が実現する。

【０１０８】この２弁低速用作動状態では、エンジンの
出力トルクは曲線ｂで示すように、エンジンの中速回転
域でピークとなる。さらに、図８に示すように、エンジ
ン回転数や出力トルクが切換点Ｃ２よりも大きい高速回
転領域では、切換弁５４によって油圧ピストン機構１７
及び油圧ピストン機構２７に油圧を供給する状態（第３
モード）とされる。

【０１０９】これにより、図１０に示すように、ピスト
ン２７Ａ，２７Ａは、いずれも油室１７Ｇ，２７Ｇ内の
作動油圧により、スプリング１７Ｂ，２７Ｂの付勢力に
抗して先端部側へ駆動されてその先端部が凹所１７Ｃ，
２７Ｃに嵌入する。したがって、メインロッカアーム１
４とサブロッカアーム１５とはロッカシャフト１６と一
体に回転してメインロッカアーム６と連係動作する連係
モードとなる。

【０１１０】高速カム１３のカムプロフィルは低速カム
１２のカムプロフィルを包含するように大きいので、メ
インロッカアーム１４，６はともに高速カム１３に応じ
て開閉して、メインロッカアーム１４，６が高速用のバ
ルブタイミングで開閉する２弁高速用作動状態（高速ス
テージ）が実現する。この２弁高速用作動状態では、エ
ンジンの出力トルクは曲線ｃで示すように、エンジンの
高速回転域でピークとなる。

【０１１１】このようにして、吸気弁２，３を低速ステ
ージと中速ステージと高速ステージとの３つのステージ
で切り換えながら、エンジンの広い回転領域で、効率よ
い燃焼を実現でき、特に低速回転時には希薄燃焼による
大幅な燃費の節約を実現でき、中高速回転域では十分な
出力を得ることができるようになる。特に、エンジンの
中速回転時には、両吸気弁２，３が共に低速用開閉特性
で開閉するので、燃料供給のタイミングを含めた制御等
を適切に行なえ、燃焼の安定性を確保できる。

【０１１２】さらに、低速ステージと中速ステージとの
切換で、一方の吸気弁が休止から低速用開閉に切り換わ
るので、この切換点付近で吸気の変化が緩やかに行なえ
て、滑らかなエンジン出力特性を得やすい。また、この
実施例では、油圧ピストン機構１７，２７が同様に構成
されているので、部品の共用化により製造コストを削減
できる利点もある。

【０１１３】さらに、サブロッカアーム１５が、２つの
メインロッカアーム６，１４の間に配置されているの
で、高速ステージにおいて、サブロッカアーム１５を介
して両メインロッカアーム６，１４を高速駆動する場合
に、精度良く適切にバルブ駆動が行なわれる利点もあ
る。次に、第２実施例について説明すると、この実施例
では、メインロッカアーム１４側の油圧ピストン機構３
７の構成が第１実施例のものと異なっている。

【０１１４】つまり、図１３に示すように、油圧ピスト
ン機構３７は、ロッカシャフト１６に形成されたピスト
ン室３７Ｆ内にロッカシャフト１６の直径方向に可動に
配設されたピストン３７Ａをそなえるが、このピストン
３７Ａの一端（図２，３中の上方側端部であり、以下、
この端部を先端部といい、他端を基端部という）とメイ
ンロッカアーム１４の筒状基部１５Ｂ，１４Ｃの内周面
との間に形成された凹所３７Ｃが、油室になっている。

【０１１５】また、ピストン３７Ａの内部には、ロッカ
シャフト１６の軸心部分に形成された油路１６Ｂと油室
３７Ｃとを連通する油孔３７Ｄが形成されている。さら
に、ピストン３７Ａの基端部には、スプリング３７Ｂが
圧縮状態で介装されている。なお、３７Ｅはスプリング
リテーナである。これにより、油室（凹所）３７Ｃへ作
動油が供給されると、図１６に示すように、スプリング
３７Ｂの付勢力に抗してピストン３７Ａが後端部側へ駆
動されて、ピストン３７Ａの先端部が凹所３７Ｃから脱
するようになっている。一方、油室３７Ｇへの作動油供
給が絶たれると、図１４，１５に示すように、スプリン
グ３７Ｂの付勢力によってピストン３７Ａが先端部側へ
駆動されて、ピストン３７Ａの先端部が凹所３７Ｃに嵌
入するようになっている。

【０１１６】つまり、油圧ピストン機構３７では、油室
（凹所）３７Ｃへ作動油が供給されると、ピストン３７
Ａの先端部の凹所３７Ｃからの離脱により、メインロッ
カアーム１４がロッカシャフト１６に対して回転自在で
あってメインロッカアーム１４とメインロッカアーム６
とが連係動作しないモード（非連係モード）となり、油
室（凹所）３７Ｃへの作動油供給が絶たれると、ピスト
ン３７Ａの先端部の凹所３７Ｃへの嵌入により、メイン
ロッカアーム１４がロッカシャフト１６と一体回転して
メインロッカアーム１４とメインロッカアーム６とが連
係動作するモード（連係モード）となるように設定され
ている。

【０１１７】このように構成された本発明の第２実施例
としての可変バルブタイミング機構付きエンジンにおい
ても、油圧ピストン機構３７の油圧制御のみは異なる
が、第１実施例のものとほぼ同様に動作しながらほぼ同
様の作用及び効果を得ることができる。なお、上記の各
実施例では、第１のロッカアーム（メインロッカアー
ム）６がロッカシャフト１６と一体に形成しているが、
ロッカアーム６はロッカシャフト１６を中心に回転でき
ればよく、ロッカアーム６をロッカシャフト１６と別体
に構成した場合、このロッカアーム６と、ロッカアーム
１４，１５の間に、それぞれモード切換手段１７，２７
を介設すればよい。なお、上述の各実施例では、低速ス
テージと中速ステージと高速ステージとの３つのステー
ジが設けられているが、例えば中速ステージを廃止して
低速ステージと高速ステージとの２つのステージのみを
設ける構成でも、低速ステージでの１弁低速用作動によ
る燃料消費の節約と、高速ステージでの２弁高速用作動
によるエンジンの出力確保とを実現できる。勿論、エン
ジンの出力特性は、３ステージを切り替えられるもの程
はフラットにはならないが、低燃費と出力確保という相
反する課題を同時に解決しうるものである。

【０１１８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の可変バルブタイミング機構付きエンジンによれ
ば、第１の吸気弁と第２の吸気弁との２つの吸気弁と、
低速時バルブタイミング用のカムプロフィルをそなえエ
ンジンのクランクシャフトの回転に対応して回動する低
速用カムと、該低速時バルブタイミング用のカムプロフ
ィルを包含する高速時バルブタイミング用のカムプロフ
ィルをそなえ該クランクシャフトの回転に対応して回動
する高速用カムと、該エンジンの所要部分に枢支された
ロッカシャフトと、該低速用カム及び該高速用カムには
直接当接しないが、該ロッカシャフトを中心に回転する
ように設けられるとともに、該第１の吸気弁に当接して
該第１の吸気弁を開閉駆動する第１のロッカアームと、
該低速用カムに当接し該低速用カムのカムプロフィルに
対応して揺動しうるとともに、該第２の吸気弁に当接し
て該第２の吸気弁を開閉駆動する第２のロッカアーム
と、該高速用カムに当接し該高速用カムのカムプロフィ
ルに対応して揺動する第３のロッカアームと、該第１の
ロッカアームと該第２のロッカアームとを連係させない
非連係モードと、該第３のロッカアームと連係させるこ
となく該第１のロッカアームと該第２のロッカアームと
を連係させうる連係モードと、を切り換えうる第１モー
ド切換手段と、該第３のロッカアームと該第１のロッカ
アーム及び該第２のロッカアームとを連係させない非連
係モードと、該第３のロッカアームと該第１のロッカア
ーム及び／又は該第２のロッカアームとを連係させる連
係モードと、を切り換えうる第２モード切換手段とを有
し、該第３のロッカアームが、該第１のロッカアームと
該第２のロッカアームとの間に介設されるとともに、上
記の第１，第２及び第３のロッカアームを全て連係させ
ない第１モードと、上記の第１及び第２のロッカアーム
を連係させ該第３のロッカアームを連係させない第２モ
ードと、上記の第１，第２及び第３のロッカアームを連
係させる第３モードとが設けられるという構成により、
吸気弁を例えば低速ステージと中速ステージと高速ステ
ージとの３つのステージで切り換えながら、エンジンの
広い回転領域で、効率よい燃焼を実現でき、低速回転時
には燃費の節約を実現でき、高速回転域では十分な出力
を得ることができるようになる。特に、第１モード切換
手段と第２モード切換手段との作動を組み合わせなが
ら、シンプルな構成で容易で且つ確実に、上記の吸気弁
の作動切り換え、即ち、低速ステージと中速ステージと
高速ステージとの３つのステージでの切り換えを行なう
ことができる。 また、該第３のロッカアームが、該第１
のロッカアームと該第２のロッカアームとの間に介設さ
れ各ロッカアームの相互間を接近させることができるた
め、該第３のロッカアームから該第１のロッカアームと
該第２のロッカアームを通じて高速回転で該高速用カム
を作動させる該第３モードの際に、精度良く適切に該高
速用カムを作動させることができる利点もある。

【０１１９】

【０１２０】また、請求項２記載の本発明の可変バルブ
タイミング機構付きエンジンによれば、該第２のロッカ
アーム及び該第３のロッカアームが、いずれも該ロッカ
シャフトに対して回転可能に装着され、該第１のモード
切換手段が、該ロッカシャフトに形成され、該ロッカシ
ャフトの外周面に露出した開口を有する第１のピストン
室と、該第２のロッカアームの側に形成され該第２のロ
ッカアームと該ロッカシャフトとの相対位相が所定状態
のときに該第１のピストン室の開口と整合する第１の凹
所と、該第１のピストン室内に該ロッカシャフトの軸心
線と直交する向きに移動しうるように内挿されその一端
を該ロッカシャフトの外周面から突出させて該第１の凹
所内に嵌入させた突出位置と該一端を該ロッカシャフト
の外周面から突出させない格納位置とをとりうる第１の
ピストンと、該第１のピストンを該突出位置と該格納位
置との間で駆動する第１の駆動機構とをそなえて構成さ
れるとともに、該第２のモード切換手段が、該ロッカシ
ャフトに形成され該ロッカシャフトの外周面に露出した
開口を有する第２のピストン室と、該第３のロッカアー
ムの側に形成され該第３のロッカアームと該ロッカシャ
フトとの相対位相が所定状態のときに該第２のピストン
室の開口と整合する第２の凹所と、該第２のピストン室
内に該ロッカシャフトの軸心線と直交する向きに移動し
うるように内挿されその一端を該ロッカシャフトの外周
面から突出させて該第２の凹所内に嵌入させた突出位置
と該一端を該ロッカシャフトの外周面から突出させない
格納位置とをとりうる第２のピストンと、該第２のピス
トンを該突出位置と該格納位置との間で駆動する第２の
駆動機構とをそなえて構成されることにより、上述の３
つのステージの相互の切り換えを確実に行なえて、広い
回転領域で、効率よい燃焼を確実に実現できる。

【０１２１】また、請求項３記載の本発明の可変バルブ
タイミング機構付きエンジンによれば、該第１の駆動機
構が、該第１のピストンを該格納位置側又は該突出位置
側へ付勢する第１の付勢手段と、該第１のピストンを該
第１の付勢手段に抗して該突出位置側又は該格納位置側
へ駆動すべく形成された第１の油室と、該エンジンが所
要の回転状態のときに該第１の油室内に所要の油圧を供
給しうる第１の油圧供給手段とをそなえて構成されると
ともに、該第２の駆動機構が、該第２のピストンを該格
納位置側又は該突出位置側へ付勢する第２の付勢手段
と、該第２のピストンを該第２の付勢手段に抗して該突
出位置側又は該格納位置側へ駆動すべく形成された第２
の油室と、該エンジンが所要の回転状態のときに該第２
の油室内に所要の油圧を供給しうる第２の油圧供給手段
とをそなえて構成されることにより、例えばエンジン駆
動式の油圧ポンプを利用しながら油圧供給を行なうよう
にして、上述の可変バルブタイミング機構を容易に実現
できる。

【０１２２】また、請求項４記載の本発明の可変バルブ
タイミング機構付きエンジンによれば、該第１の付勢手
段及び該第２の付勢手段が、該第１のピストン及び該第
２のピストンをいずれも該格納位置側へ付勢し、該第１
の油圧供給手段が、該エンジンが中速及び高速回転状態
のときに該第１の油室内に所要の油圧を供給するように
設定されるとともに、該第２の油圧供給手段が、該エン
ジンが高速回転状態のときに該第２の油室内に所要の油
圧を供給するように設定されるという構成により、例え
ばエンジン駆動式の油圧ポンプを利用して油圧供給を行
なう場合、エンジンの始動時に、一方の吸気弁のみを作
動させるモードを実現できる。これにより、スタータの
クランキング力も１弁のみのバルブスプリング力に対応
したもので十分になり、スタータを小型化できる利点が
ある。また、２つの油圧ピストン機構の部品を共用化す
ることにより製造コストを削減できる利点もある。

【０１２３】また、請求項５記載の本発明の可変バルブ
タイミング機構付きエンジンによれば、該第１の油圧供
給手段及び該第２の油圧供給手段が、いずれも該エンジ
ンにより駆動されるエンジンポンプを油圧源としている
という構成により、上述の可変バルブタイミング機構を
容易に実現できる。また、請求項６記載の本発明の可変
バルブタイミング機構付きエンジンによれば、該制御手
段が、該エンジンの回転速度域が低速域にあるか中速域
にあるか高速域にあるかに応じて、該第１のモード切換
手段及び該第２のモード切換手段の状態を制御するよう
に設定されて、該エンジンが低速回転速度域のときに
は、該第１のモード切換手段及び該第２のモード切換手
段を通じて、該第２のロッカアームを該第１のロッカア
ームに連係させない非連係モードとするとともに、該第
３のロッカアームを上記の第１及び第２のロッカアーム
に連係させない非連係モードとすることで、該第１の吸
気弁を休弁させ該第２の吸気弁を該低速用カムのカムプ
ロフィルに対応して開閉させる１弁低速用作動状態と
し、該エンジンが中速回転速度域のときには、該第１の
モード切換手段及び該第２のモード切換手段を通じて、
該第２のロッカアームを該第１及のロッカアームに連係
させる連係モードとするとともに、該第３のロッカアー
ムを上記の第１及び第２のロッカアームに連係させない
非連係モードとすることで、該第１の吸気弁及び該第２
の吸気弁をともに該低速用カムのカムプロフィルに対応
して開閉させる２弁低速用作動状態とし、該エンジンが
高速回転速度域のときには、該第１のモード切換手段及
び該第２のモード切換手段を通じて、該第２のロッカア
ームを該第１のロッカアームに連係させる連係モードと
するとともに、該第３のロッカアームを上記の第１及び
第２のロッカアームに連係させる連係モードとすること
で、該第１の吸気弁及び該第２の吸気弁をともに該高速
用カムのカムプロフィルに対応して開閉させる２弁高速
用作動状態とするように設定されるという構成により、
エンジンの広い回転領域で、効率よい燃焼を実現でき、
特に低速回転時には希薄燃焼による大幅な燃費の節約を
実現でき、中高速回転域では十分な出力を得ることがで
きるようになる。

【０１２４】また、請求項７記載の本発明の可変バルブ
タイミング機構付きエンジンによれば、該エンジンの吸
気通路の下流部分に該第１の吸気弁及び該第２の吸気弁
の双方の側へ向けて燃料を噴射する燃料噴射手段がそな
えられ、該燃料噴射手段の噴射孔からの噴射燃料を該第
２の吸気弁の側へ偏向させる燃料噴射案内手段と、該第
１の吸気弁の休弁時には該燃料噴射案内手段を作動させ
て該第１の吸気弁の作動時には該燃料噴射案内手段を停
止させる燃料噴射案内切換手段とが設けられるという構
成により、休止している吸気弁の側へは燃料が噴射され
なくなって、休止弁側での燃料溜りによる燃焼変動が防
止されて、正常な燃焼が確保され、排気ガスの悪化も防
止される利点がある。

【０１２５】また、請求項８記載の本発明の可変バルブ
タイミング機構付きエンジンによれば、該吸気通路に、
該吸気通路の上流部分から下流部分に亘って設けられた
吸気バイパス路と、該吸気バイパス路を開閉する開閉弁
とをそなえてなるアイドル回転速度調整手段が付設され
て、該吸気バイパス路の下流端部が該燃料噴射案内手段
に接続され、該燃料噴射案内手段が該吸気バイパス路で
導かれた吸気を所要の方向へ噴射することで該噴射孔か
らの噴射燃料を該第２の吸気弁の側へ偏向させるように
構成され、該燃料噴射案内切換手段として該開閉弁が用
いられるという構成により、低コストで燃料溜りの防止
を行なえる利点がある。

【０１２６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての可変バルブタイミ
ング機構付きエンジンの動弁系の斜視図である。

【図２】本発明の第１実施例としての可変バルブタイミ
ング機構付きエンジンの可変バルブタイミング機構を示
す断面図である。

【図３】本発明の第１実施例としての可変バルブタイミ
ング機構付きエンジンの可変バルブタイミング機構を示
す断面図である。

【図４】本発明の第１実施例としての可変バルブタイミ
ング機構付きエンジンの吸気通路部分の模式的な断面図
である。

【図５】本発明の第１実施例としての可変バルブタイミ
ング機構付きエンジンの吸気通路部分の要部断面図であ
る。

【図６】本発明の第１実施例としての可変バルブタイミ
ング機構付きエンジンの吸気通路部分にそなえられる空
気噴射口部材を示す図であり、（Ａ）は（Ｂ）及び図５
のＡ矢視図、（Ｃ）は（Ｂ）のＢ矢視図である。

【図７】本発明の第１実施例としての可変バルブタイミ
ング機構付きエンジンの空気噴射口部材の変形例を示す
図である。

【図８】本発明の第１実施例としての可変バルブタイミ
ング機構付きエンジンの出力特性を示す図である。

【図９】本発明の第１実施例としての可変バルブタイミ
ング機構付きエンジンのバルブリフト状態を示す図であ
る。

【図１０】本発明の第１実施例としての可変バルブタイ
ミング機構付きエンジンの可変バルブタイミング機構の
動作を示す図である。

【図１１】本発明の第１実施例としての可変バルブタイ
ミング機構付きエンジンの可変バルブタイミング機構の
動作を示す図である。

【図１２】本発明の第１実施例としての可変バルブタイ
ミング機構付きエンジンの可変バルブタイミング機構の
動作を示す図である。

【図１３】本発明の第２実施例としての可変バルブタイ
ミング機構付きエンジンの可変バルブタイミング機構を
示す断面図である。

【図１４】本発明の第２実施例としての可変バルブタイ
ミング機構付きエンジンの可変バルブタイミング機構の
動作を示す図である。

【図１５】本発明の第２実施例としての可変バルブタイ
ミング機構付きエンジンの可変バルブタイミング機構の
動作を示す図である。

【図１６】本発明の第２実施例としての可変バルブタイ
ミング機構付きエンジンの可変バルブタイミング機構の
動作を示す図である。

【図１７】従来の可変バルブタイミング機構付きエンジ
ンのカムプロフィルを示す図である。

【図１８】従来例の可変バルブタイミング機構付きエン
ジンの出力特性を示す図である。

【図１９】他の従来例の可変バルブタイミング機構付き
エンジンの動弁系を示す断面図である。

【図２０】他の従来例の可変バルブタイミング機構付き
エンジンの動弁系のカムを示す側面図である。

【図２１】従来例の可変バルブタイミング機構付きエン
ジンの出力特性及び動弁系の油圧制御特性を示す図であ
る。

【図２２】他の従来例の可変バルブタイミング機構付き
エンジンの動弁系を示す断面図である。

【図２３】他の従来例の可変バルブタイミング機構付き
エンジンの動弁系を示す断面図である。

【符号の説明】

１Ａ 軸受部 １Ｃ インジェクタ取付部 ２ 第２の吸気弁 ３ 第１の吸気弁 ３Ａ バルブステム ４ バルブスプリング ５Ａ，５Ｂ スプリングリテーナ ６ 第１のロッカアーム（メインロッカアーム） ６Ａ 揺動端部 ６Ｂ スクリュー装着部 ６Ｃ 当接面 １０ ベース円状カム（ベース円） １１ カムシャフト １２ 低速用カム １３ 高速用カム １４ 第２のロッカアーム（メインロッカアーム） １４Ａ 揺動端部 １４Ｂ スクリュー装着部 １４Ｃ 筒状基部 １５ 第３のロッカアーム（サブロッカアーム） １５Ａ 揺動端部 １５Ｂ 筒状基部 １５Ｃ レバー部 １６ ロッカシャフト １６Ａ，１６Ｂ 油路 １７ 第２のモード切換手段としての油圧ピストン機構 １７Ａ ピストン １７Ｂ スプリング １７Ｃ 凹所 １７Ｄ 油孔 １７Ｅ 蓋部材 １７Ｆ ピストン室 １７Ｇ 油室 １７Ｈ 鍔状部 １７Ｉ 段部 １８ 低速用ローラ １８Ａ 軸 １８Ｂ ローラベアリング １９ 高速用ローラ １９Ａ 軸 １９Ｂ ローラベアリング ２０ アームスプリング機構 ２０Ａ アウタケース ２０Ｂ インナケース ２０Ｃ スプリング ２０Ｄ 当接部 ２１，２２ アジャストスクリュー ２１Ａ，２２Ａ 調整ナット ２７ 第１のモード切換手段としての油圧ピストン機構 ２７Ａ ピストン ２７Ｂ スプリング ２７Ｃ 凹所 ２７Ｄ 油孔 ２７Ｅ 蓋部材 ２７Ｆ ピストン室 ２７Ｇ 油室 ２７Ｈ 鍔状部 ２７Ｉ 段部 ３７ 油圧ピストン機構 ３７Ａ ピストン ３７Ｂ スプリング ３７Ｃ 凹所 ３７Ｄ 油孔 ３７Ｅ スプリングリテーナ ３７Ｆ ピストン室 ３７Ｇ 油室 ４０ 吸気系 ４１ エアクリーナ ４２ 吸気通路 ４３ スロットル弁 ４４ 吸気マニホルド ４４Ａ，４４Ｂ 吸気ポート ４５ 燃焼室 ４６ インジェクタ（燃料噴射手段） ４６Ａ インジェクタ先端部 ４６Ｂ 燃料噴射孔 ４７ アイドル回転速度調整手段（ＩＳＣ） ４７Ａ 燃料噴射案内切換手段としての開閉弁 ４７Ｂ ソレノイド ４８Ａ 吸気バイパス通路 ４８Ｂ 上流側開口部 ４８Ｃ 下流側開口部 ４９ 燃料噴射案内手段としてのインジェクタガイド ４９Ａ パイプ部分 ４９Ｃ ベース部分 ４９Ｂ 空気流路 ４９Ｄ 空気噴射口 ４９Ｅ 空気噴射口としての円弧状のスリット ５０ 制御手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ） ５１ 作動油供給系 ５２ 油圧ポンプ（エンジンポンプ） ５３ 調圧手段 ５４ 切換弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 雅彦 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 宮村 紀行 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 鎌田 寛 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−229906（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−223456（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−4855（ＪＰ，Ｕ) 特公 平３−18002（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01L 13/00 301 F01L 13/00 302

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の吸気弁と第２の吸気弁との２つの
   吸気弁と、 低速時バルブタイミング用のカムプロフィルをそなえエ
   ンジンのクランクシャフトの回転に対応して回動する低
   速用カムと、 該低速時バルブタイミング用のカムプロフィルを包含す
   る高速時バルブタイミング用のカムプロフィルをそなえ
   該クランクシャフトの回転に対応して回動する高速用カ
   ムと、 該エンジンの所要部分に枢支されたロッカシャフトと、 該低速用カム及び該高速用カムには直接当接しないが、
   該ロッカシャフトを中心に回転するように設けられると
   ともに、該第１の吸気弁に当接して該第１の吸気弁を開
   閉駆動する第１のロッカアームと、 該低速用カムに当接し該低速用カムのカムプロフィルに
   対応して揺動しうるとともに、該第２の吸気弁に当接し
   て該第２の吸気弁を開閉駆動する第２のロッカアーム
   と、 該高速用カムに当接し該高速用カムのカムプロフィルに
   対応して揺動する第３のロッカアームと、該第１のロッカアームと該第２のロッカアームとを連係
   させない非連係モードと、該第３のロッカアームと連係
   させることなく該第１のロッカアームと該第２のロッカ
   アームとを連係させうる連係モードと、を切り換えうる
   第１モード切換手段と、 該第３のロッカアームと該第１のロッカアーム及び該第
   ２のロッカアームとを連係させない非連係モードと、該
   第３のロッカアームと該第１のロッカアーム及び／又は
   該第２のロッカアームとを連係させる連係モードと、を
   切り換えうる第２モード切換手段とを有し、 該第３のロッカアームが、該第１のロッカアームと該第
   ２のロッカアームとの間に介設されるとともに、 上記の第１，第２及び第３のロッカアームを全て連係さ
   せない第１モードと、上記の第１及び第２のロッカアー
   ムを連係させ該第３のロッカアームを連係させない第２
   モードと、上記の第１，第２及び第３のロッカアームを
   連係させる第３ モードとを切換制御する制御手段が設け
   られている ことを特徴とする、可変バルブタイミング機
   構付きエンジン。
2. 【請求項２】 該第２のロッカアーム及び該第３のロッ
   カアームが、いずれも該ロッカシャフトに対して回転可
   能に装着され、 該第１のモード切換手段が、 該ロッカシャフトに形成され、該ロッカシャフトの外周
   面に露出した開口を有する第１のピストン室と、 該第２のロッカアームの側に形成され、該第２のロッカ
   アームと該ロッカシャフトとの相対位相が所定状態のと
   きに該第１のピストン室の開口と整合する第１の凹所
   と、 該第１のピストン室内に該ロッカシャフトの軸心線と直
   交する向きに移動しうるように内挿され、その一端を該
   ロッカシャフトの外周面から突出させて該第１の凹所内
   に嵌入させた突出位置と、該一端を該ロッカシャフトの
   外周面から突出させない格納位置とをとりうる第１のピ
   ストンと、 該第１のピストンを該突出位置と該格納位置との間で駆
   動する第１の駆動機構とをそなえて構成されるととも
   に、 該第２のモード切換手段が、 該ロッカシャフトに形成され、該ロッカシャフトの外周
   面に露出した開口を有する第２のピストン室と、 該第３のロッカアームの側に形成され、該第３のロッカ
   アームと該ロッカシャフトとの相対位相が所定状態のと
   きに該第２のピストン室の開口と整合する第２の凹所
   と、 該第２のピストン室内に該ロッカシャフトの軸心線と直
   交する向きに移動しうるように内挿され、その一端を該
   ロッカシャフトの外周面から突出させて該第２の凹所内
   に嵌入させた突出位置と、該一端を該ロッカシャフトの
   外周面から突出させない格納位置とをとりうる第２のピ
   ストンと、 該第２のピストンを該突出位置と該格納位置との間で駆
   動する第２の駆動機構とをそなえて構成されている ことを特徴とする、請求項１記載の 可変バルブタイミン
   グ機構付きエンジン。
3. 【請求項３】 該第１の駆動機構が、 該第１のピストンを該格納位置側又は該突出位置側へ付
   勢する第１の付勢手段と、 該第１のピストンを該第１の付勢手段に抗して該突出位
   置側又は該格納位置側へ油圧により駆動すべく形成され
   た第１の油室と、 該エンジンが所要の回転状態のときに、該第１の油室内
   に所要の油圧を供給しうる第１の油圧供給手段とをそな
   えて構成されるとともに、 該第２の駆動機構が、 該第２のピストンを該格納位置側又は該突出位置側へ付
   勢する第２の付勢手段と、 該第２のピストンを該第２の付勢手段に抗して該突出位
   置側又は該格納位置側へ油圧により駆動すべく形成され
   た第２の油室と、 該エンジンが所要の回転状態のときに、該第２の油室内
   に所要の油圧を供給しうる第２の油圧供給手段とをそな
   えて構成されていることを特徴とする、請求項２記載の
   可変バルブタイミング機構付きエンジン。
4. 【請求項４】 該第１の付勢手段及び該第２の付勢手段
   が、該第１のピストン及び該第２のピストンをいずれも
   該格納位置側へ付勢し、 該第１の油圧供給手段が、該エンジンが中速及び高速回
   転状態のときに該第１の油室内に所要の油圧を供給する
   ように設定されるとともに、 該第２の油圧供給手段が、該エンジンが高速回転状態の
   ときに該第２の油室内に所要の油圧を供給するように設
   定されていることを特徴とする、請求項３記載の 可変バ
   ルブタイミング機構付きエンジン。
5. 【請求項５】 該第１の油圧供給手段及び該第２の油圧
   供給手段が、いずれも該エンジンにより駆動されるエン
   ジンポンプを油圧源としていることを特徴とする、請求
   項４記載の可変バルブタイミング機構付きエンジン。
6. 【請求項６】 該制御手段が、該エンジンの回転速度域
   が低速域にあるか中速域にあるか高速域にあるかに応じ
   て、該第１のモード切換手段及び該第２のモード切換手
   段の状態を制御するように設定されて、 該エンジンが低速回転速度域のときには、該第１のモー
   ド切換手段及び該第２ のモード切換手段を通じて、該第
   ２のロッカアームを該第１のロッカアームに連係させな
   い非連係モードとするとともに、該第３のロッカアーム
   を上記の第１及び第２のロッカアームに連係させない非
   連係モードとすることで、該第１の吸気弁を休弁させ該
   第２の吸気弁を該低速用カムのカムプロフィルに対応し
   て開閉させる１弁低速用作動状態とし、 該エンジンが中速回転速度域のときには、該第１のモー
   ド切換手段及び該第２のモード切換手段を通じて、該第
   ２のロッカアームを該第１のロッカアームに連係させる
   連係モードとするとともに、該第３のロッカアームを上
   記の第１及び第２のロッカアームに連係させない非連係
   モードとすることで、該第１の吸気弁及び該第２の吸気
   弁をともに該低速用カムのカムプロフィルに対応して開
   閉させる２弁低速用作動状態とし、 該エンジンが高速回転速度域のときには、該第１のモー
   ド切換手段及び該第２のモード切換手段を通じて、該第
   ２のロッカアームを該第１のロッカアームに連係させる
   連係モードとするとともに、該第３のロッカアームを上
   記の第１及び第２のロッカアームに連係させる連係モー
   ドとすることで、該第１の吸気弁及び該第２の吸気弁を
   ともに該高速用カムのカムプロフィルに対応して開閉さ
   せる２弁高速用作動状態とするように設定されているこ
   とを特徴とする、請求項１記載の 可変バルブタイミング
   機構付きエンジン。
7. 【請求項７】 該エンジンの吸気通路の下流部分に、該
   第１の吸気弁及び該第２の吸気弁の双方の側へ向けて燃
   料を噴射する燃料噴射手段がそなえられ、 該燃料噴射手
   段の噴射孔からの噴射燃料を該第２の吸気弁の側へ偏向
   させる燃料噴射案内手段と、 該第１の吸気弁の休弁時には該燃料噴射案内手段を作動
   させて、該第１の吸気弁の作動時には該燃料噴射案内手
   段を停止させる燃料噴射案内切換手段とが設けられてい
   ることを特徴とする、請求項６記載の 可変バルブタイミ
   ング機構付きエンジン。
8. 【請求項８】 該吸気通路に、該吸気通路の上流部分か
   ら下流部分に亘って設けられた吸気バイパス路と、該吸
   気バイパス路を開閉する開閉弁とをそなえてなるアイド
   ル回転速度調整手段が付設されて、 該吸気バイパス路の下流端部が該燃料噴射案内手段に接
   続され、該燃料噴射案内手段が、該吸気バイパス路で導
   かれた吸気を所要の方向へ噴射することで該噴射孔から
   の噴射燃料を該第２の吸気弁の側へ偏向させるように構
   成され、 該燃料噴射案内切換手段として該開閉弁が用い
   られていることを特徴とする、請求項７記載の 可変バル
   ブタイミング機構付きエンジン。