JP3914678B2

JP3914678B2 - 内燃機関の可変動弁装置

Info

Publication number: JP3914678B2
Application number: JP2000025836A
Authority: JP
Inventors: 信中村; 吉彦山田; 勉日比; 誠之助原; 佳明宮里; 孝伸杉山
Original assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-02-03
Filing date: 2000-02-03
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2020-02-03
Also published as: JP2001214765A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関弁である吸気弁や排気弁のバルブリフト特性を機関運転状態に応じて可変にできる内燃機関の可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の可変動弁装置としては、本出願人が先に出願した例えば特開平１１−１４１３２１号公報に記載されたものがある。
【０００３】
図１３に基づいて概略を説明すれば、この可変動弁装置は、吸気弁側に適用されたもので、クランク軸の回転に同期して回転する駆動軸５１の外周に、軸心Ｙが駆動軸５１の軸心Ｘから偏心した駆動カム５２が固設されていると共に、駆動カム５２の回転力が多節リンク状の伝達機構を介して伝達されて、吸気弁５３の上端部に有するバルブリフター５４の上面をカム面５５が摺接して吸気弁５３を開閉作動させる揺動カム５６を有している。この揺動カム５６は、基端部に形成された保持孔５６ａを介して駆動軸５１の外周面に揺動自在に支持されている。
【０００４】
前記伝達機構は、揺動カム５６の上方に配置されて、後述の制御軸５７に制御カム６４を介して回動自在に支持されたロッカアーム５８と、円環状の一端部５９ａが駆動カム５２の外周面に嵌合しかつ他端部５９ｂがロッカアーム５８の一端部５８ａにピン６０を介して回転自在に連結されたリンクアーム５９と、一端部６１ａがロッカアーム５８の他端部５８ｂにピン６２を介して回転自在に連結され、他端部６１ｂが前記揺動カム５６の端部にピン６３を介して回転自在に連結されたリンクロッド６１とから構成されている。
【０００５】
また、前記制御軸５７の外周面には、軸心Ｐ１が制御軸５７の軸心Ｐ２から所定量偏心した制御カム６４が固定されている。この制御カム６４は、ロッカアーム５８のほぼ中央に穿設された支持孔５８ｃ内に回転自在に嵌入保持されて、その回転位置に応じてロッカアーム５８の揺動支点を変化させて、揺動カム５６のカム面５５のバルブリフター５４上面に対する転接位置を変化させて、吸気弁５３のバルブリフトを可変制御するようになっている。
【０００６】
すなわち、高リフト制御時は、図外の電動モータが制御軸５７を介して制御カム６４を一方向へ回転させて、制御カム６４を同方向へ回転させるため、ロッカアーム５８の回動支点が駆動軸５１に近づく方向に移動する。これにより、揺動カム５６は、リンクロッド６１などによって端部５６ａが押し下げられて、バルブリフター５４上面の当接位置がリフト部５５ｃ側に移動するため、吸気弁５３のバルブリフト特性が最大となるように制御される。
【０００７】
一方、小リフト制御時は、前記電動モータによって制御軸５７を他方向へ回転させて、制御カム６４も同方向へ回転させることにより、図１３に示すようにロッカアーム５８の回動支点位置を駆動軸より離れる方向へ移動させる。これにより、ロッカアーム５８とリンクロッド６１との枢支点が上方に移動して揺動カム５６のカムノーズ部側の端部５６ａを引き上げ、これによって揺動カム５６のバルブリフター５４上面上の当接位置がリフト部５５ｃから離れる方向に移動する。したがって、吸気弁５３は、そのバルブリフト特性が最小となるように制御される。
【０００８】
したがって、機関運転状態に応じてリフト特性を変化させることによって、燃費や出力の向上など機関性能を十分に発揮させることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の可変動弁装置にあっては、制御カム６４の回転位置に応じてロッカアーム５８の揺動支点を変化させることによりバルブリフト特性を大小可変にすることができるものの、制御軸５７の回転位置制御による制御カム６４を介したロッカアーム５８の揺動姿勢、特に揺動カム５６とリンクロッド６１との作動姿勢の不具合点については十分に考慮されていなかった。
【００１０】
すなわち、吸気弁５３の最大バルブリフト制御時には、制御軸５７の回転位置によって制御カム６４の肉厚部６４ａが駆動軸５１に接近する位置に回動制御されて、前述のようにロッカアーム５８の揺動支点も駆動軸５１に近づく方向に移動するため、吸気弁５３の開閉作動中におけるロッカアーム５８の他端部５８ｂとリンクロッド６１の一端部６１ａとを連結するピン６２の軸心Ｚ１と、リンクロッド６１の他端部６１ｂと揺動カム５６とを連結するピン６３の軸心Ｚ２とを結ぶ直線Ｑ１と、揺動カム５６の枢支点（駆動軸５１の軸心Ｘ）と前記ピン６３の軸心Ｚ２を結ぶ直線Ｑ２との間の開き角度θは十分に小さくなって屈曲状になっている。
【００１１】
しかし、最小バルブリフトの制御領域では、制御カム６４の肉厚部６４ａが図示のように駆動軸５１から離間してロッカアーム５８の揺動支点も駆動軸５１から離れる方向へ移動するため、揺動カム５６が最上方に跳ね上がったときにおける前記両ピン６２，６３間を結ぶ直線Ｑ１と駆動軸５１の軸心Ｘとピン６３を結ぶ直線Ｑ２との間の開き角度θが大きくなってほぼ直線に近い角度に伸びており、高回転になると、揺動カム５６の慣性力に起因して、揺動カム５６がロック状態になるおそれがある。
【００１２】
この揺動カム５６のロックの原因を、図１３に基づいて簡単に解析する。反時計方向回りに回転していた揺動カムが最上方位置から下方向に図中時計方向に反転しようとする際に、ロッカアーム５８側から揺動カム５６側に加わる力をＦとする。
【００１３】
一方、揺動カム５６には、その慣性質量により、揺動中に慣性力が働くが、前記開き角度が最大となる付近では、反時計方向の慣性力Ｆｉとして前記Ｚ２に作用する。そして、ＦとＦｉの合力ＦｔがＺ２に作用するわけであるが、高回転になると、このＦｉが大きくなるため、Ｆｔの方向が揺動カム５６の揺動支点を指向するようになり、揺動カム５６がリンクロッド６１により円滑に押し下げられない現象、すなわち、揺動カム５６のロック現象が発生し易くなるのである。この結果、揺動カム５６が最上方位置から下方に回動を開始する際、揺動カム５６の円滑な回動が阻害されてしまうといった問題を招来する。なお、前記Ｆは、揺動カム５６等の駆動抵抗により発生するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来に係る可変動弁装置の実情に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、機関のクランク軸に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、所定の支軸に揺動自在に枢支され、揺動に伴い機関弁を開閉作動させる揺動カムと、制御軸に回動自在に支持されて、一端部が前記駆動カムに機械的に連係したロッカアームと、一端部が第１枢支点を介して前記ロッカアームの他端部に連結され、他端部が第２枢支点を介して前記揺動カムに連結されたリンクロッドと、機関運転状態に応じて前記制御軸を介してロッカアームの回動支点を変化させる可変機構とを備え、前記ロッカアームの回動支点の変化に応じて揺動カムのカム面の機関弁に対する当接位置を変化させて機関弁のバルブリフト量を可変にする内燃機関の可変動弁装置において、前記揺動カムの揺動支点と前記第２枢支点とを結ぶ直線と、該第２枢支点と前記第１枢支点とを結ぶ直線によって前記ロッカアーム側に形成される開き角度の前記駆動軸１回転中における最大角度値に応じて、機関の最高回転数を制限する機関回転数制限手段を設けたことを特徴としている。
【００１５】
請求項２記載の発明は、前記最大角度値に対応する前記制御軸の回動角度位相を検出する位相検出手段を設けると共に、該位相検出手段の検出信号に基づいて前記機関回転数制限手段を制御するようにしたことを特徴としている。
【００１６】
請求項３記載の発明は、前記最大角度値を所定値以下に規制する規制機構を設けたことを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の可変動弁装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態の可変動弁装置は、１気筒あたり２つの吸気弁を備えた内燃機関に適用されている。
【００１８】
すなわち、この可変動弁装置は、図１，図４に示すようにシリンダヘッド１１に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられた一対の吸気弁１２，１２と、シリンダヘッド１１上部の軸受１４に回転自在に支持された中空状の駆動軸１３と、該駆動軸１３に圧入等により固設された駆動カム１５と、駆動軸１３の外周面１３ａに揺動自在に支持されて、各吸気弁１２，１２の上端部に配設されたバルブリフター１６，１６に摺接して各吸気弁１２，１２を開作動させる一対の揺動カム１７，１７と、駆動カム１５と揺動カム１７，１７との間に連係されて、駆動カム１５の回転力を揺動カム１７，１７の揺動力（開弁力）として伝達する伝達機構１８と、該伝達機構１８の作動位置を可変にする可変機構１９とを備えている。
【００１９】
前記駆動軸１３は、機関前後方向に沿って配置されていると共に、一端部に設けられた図外の従動スプロケットや該従動スプロケットに巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸から回転力が伝達されており、この回転方向は図１中反時計方向に設定されている。
【００２０】
前記軸受１４は、シリンダヘッド１１の上端部に設けられて駆動軸１３の上部を支持するメインブラケット１４ａと、該メインブラケット１４ａの上端部に設けられて後述する制御軸３２を回転自在に支持するサブブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１４ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって上方から共締め固定されている。
【００２１】
前記駆動カム１５は、図５にも示すように、ほぼ円環状のカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられた筒状部１５ｂとからなり、内部軸方向に駆動軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｙが駆動軸１３の軸心Ｘから径方向へ所定量だけオフセットしている。また、この各駆動カム１５は、駆動軸１３に対し前記両バルブリフター１６，１６に干渉しない両外側に駆動軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されていると共に、カム本体１５ａの外周面１５ｄが偏心円のカムプロフィールに形成されている。
【００２２】
前記バルブリフター１６，１６は、有蓋円筒状に形成され、シリンダヘッド１１の保持孔内に摺動自在に保持されていると共に、揺動カム１７，１７が摺接する上面１６ａ，１６ａが平坦状に形成されている。
【００２３】
前記各揺動カム１７は、図１，図４に示すように同一形状のほぼ雨滴状を呈し、ほぼ円環状の基端部２０に駆動軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２０ａが貫通形成されていると共に、一端部のカムノーズ部２１側にピン孔が貫通形成されており、前記駆動軸１３の軸心Ｘが揺動カム１７の揺動支点になっている。また、揺動カム１７の下面には、カム面２２が形成され、基端部２０側の基円面２２ａと該基円面２２ａからカムノーズ部２１側に円弧状に延びるランプ面２２ｂと該ランプ面２２ｂからカムノーズ部２１の先端側に有する最大リフトの頂面２２ｄに連なるリフト面２２ｃとが形成されており、該基円面２２ａとランプ面２２ｂ、リフト面２２ｃ及び頂面２２ｄとが、揺動カム１７の揺動位置に応じて各バルブリフター１６の上面１６ａ所定位置に当接するようになっている。
【００２４】
すなわち、図６に示すバルブリフト特性からみると、図１に示すように基円面２２ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、ランプ面２２ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２がいわゆるランプ区間となり、さらにランプ面２２ｂのランプ区間θ２から頂面２２ｄまでの所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。
【００２５】
前記伝達機構１８は、駆動軸１３の上方に配置されたロッカアーム２３と、該ロッカアーム２３の一端部２３ａと駆動カム１５とを連係するリンクアーム２４と、ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７とを連係するリンクロッド２５とを備えている。
【００２６】
前記ロッカアーム２３は、図４に示すように中央に有する筒状基部が支持孔２３ｃを介して後述する制御カム３３に揺動自在に支持されている。また、筒状基部の外端部に突設された前記一端部２３ａには、ピン２６が嵌入するピン孔が貫通形成されている一方、基部の内端部に夫々突設された前記他端部２３ｂには、リンクロッド２５の一端部２５ａと連結するピン２７が嵌入するピン孔が形成されている。
【００２７】
また、前記リンクアーム２４は、比較的大径な円環状の基部２４ａと、該基部２４ａの外周面所定位置に突設された突出端２４ｂとを備え、基部２４ａの中央位置には、前記駆動カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合孔２４ｃが形成されている一方、突出端２４ｂには、前記ピン２６が回転自在に挿通するピン孔が貫通形成されている。
【００２８】
さらに、前記リンクロッド２５は、図１にも示すようにロッカアーム２３側が凹状のほぼく字形状に形成され、両端部２５ａ，２５ｂには前記ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７のカムノーズ部２１の各ピン孔に圧入した各ピン２７，２８の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔が貫通形成されており、前記ピン２７の軸心Ｚ１が第１枢支点になり、ピン２８の軸心Ｚ２が揺動カム１７の第２枢支点になっている。
【００２９】
尚、各ピン２６，２７，２８の一端部には、リンクアーム２４やリンクロッド２５の軸方向の移動を規制するスナップリング２９，３０，３１，が設けられている。
【００３０】
前記可変機構１９は、駆動軸１３の上方位置に同じ軸受１４に回転自在に支持された制御軸３２と、該制御軸３２の外周に固定されてロッカアーム２３の揺動支点となる制御カム３３とを備えている。
【００３１】
前記制御軸３２は、駆動軸１３と並行に機関前後方向に配設されていると共に、一端部に設けられた電動アクチュエータ３４（ＤＣモータ）によりウォーム歯車機構３７を介して所定回転角度範囲内で回転制御されるようになっている。
【００３２】
また、前記制御カム３３は、円筒状を呈し、図１に示すように軸心Ｐ１位置が肉厚部３３ａの分だけ制御軸３２の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚している。
【００３３】
さらに、前記軸受１４と制御軸３２との間には、制御軸３２の最小バルブリフト制御における過度な回転を規制する規制機構４０が設けられている。この規制機構４０は、図１〜図３に示すように、制御軸３２に径方向から突設されたストッパピン４１と、軸受１４のサブブラケット１４ｂの一側面に制御軸３２の軸方向に沿って突設されて、前記制御軸３２による最小バルブリフト制御時において前記ストッパピン４１が当接して最大回動位置を規制するストッパ突部４２とから構成されている。
【００３４】
前記ストッパピン４１は、図３に示すように基端部４１ａが制御軸３２の内部径方向に穿設された固定用孔内に圧入固定されていると共に、制御軸３２の周方向の突設位置がストッパ突部４２との相対的な角度位置関係で設定されるようになっている。
【００３５】
すなわち、ストッパピン４１は、図１に示すように、後述する制御軸３２の回転制御位置により吸気弁１２が最小バルブリフト制御された状態で揺動カム１７が最上方に跳ね上がった際に形成される両ピン２７，２８の軸心Ｚ１，Ｚ２を結ぶ直線Ｑ１と、駆動軸１３の軸心Ｘとピン２８の軸心Ｚ２とを結ぶ直線Ｑ２との間の開き角度θが、駆動軸１３に対する揺動カム１７のロックを比較的低回転の常用回転数において回避し得る開き角度θ（本実施形態では約１６５°）となる位置に設定されている。
【００３６】
また、前記制御軸３２を所定の回転角度位置の範囲内で回転制御する電磁アクチュエータ３４は、機関の運転状態を検出するコントローラ３５からの制御信号によって駆動するようになっている。
【００３７】
このコントローラ３５は、マイクロコンピュターが内蔵され、クランク角センサやエアーフローメータ，水温センサ及び制御軸３２の回転位置を検出するポテンションメータ３６等の各種センサからの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を演算等により検出して、前記電動アクチュエータ３４に制御信号を出力している。また、前記ポテンショメータ３６は、制御軸３２の回動角度位相を直接的に検出するわけであるが、この制御軸３２の回動角度位相は、前記両直線Ｑ１，Ｑ２間の開き角度θの駆動軸１３が１回転する間の最大角度値θｍａｘに一対一に対応している。
【００３８】
また、このコントローラ３５は、後述のように前記最大角度値θｍａｘ毎に対応して設定された機関のリミット回転数になると、内燃機関への燃料供給を停止させるいわゆるフュエルカットを行なう機関回転数制限手段を動作させる。すなわち、コントローラ３５は、燃料噴射制御回路に燃焼室への燃料供給を停止させる信号を出力するようになっている。
【００３９】
以下、まず本実施形態の基本的な作動を説明すれば、低リフト制御時には、コントローラ３５からの制御信号によって電動アクチュエータ３４を介して制御軸３２が図１に示す時計方向にストッパピン４１が第１ストッパ突部４２に突き当たるまで回転駆動される。このため、制御カム３３は、軸心Ｐ１が図１，図７に示すように、肉厚部３３ａが駆動軸１３から上方向に離間移動し、制御軸３２の軸心Ｐ２から左上方の回動角度位置に保持される。これにより、ロッカアーム端部２３ｂとリンクロッドの枢支点（第１枢支点Ｚ１）は、駆動軸１３に対して上方向へ移動し、このため、各揺動カム１７は、リンクロッド２５を介してカムノーズ部２１側を強制的に引き上げられて全体が反時計方向へ回動する。
【００４０】
したがって、図１，図７に示すように、駆動カム１５が回転してリンクアーム２４を介してロッカアーム２３の一端部２３ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド２５を介して揺動カム１７及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量Ｌ１は図７に示すように充分小さくなる。
【００４１】
よって、図９に示すようにバルブリフト量が小さくなる（Ｌ１）と共に、各吸気弁１２の開時期が遅くなり、排気弁とのバルブオーバラップが小さくなる。このため、例えば低負荷域の燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。
【００４２】
一方、高リフト制御時は、コントローラ３５からの制御信号によって電動アクチュエータ３４により制御軸３２が反時計方向に回転駆動される。したがって、制御軸３２が、図８Ａ，Ｂに示すように、制御カム３３を図７に示す位置から反時計方向の回転角度位置まで回転させ、軸心Ｐ１（肉厚部３３ａ）を下方向へ移動させる。このため、第１枢支点Ｚ１は、今度は駆動軸１３方向（下方向）に移動して端部２３ｂが揺動カム１７のカムノーズ部２１を、リンクロッド２５を介して下方へ押圧して該揺動カム１７全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。
【００４３】
したがって、揺動カム１７のバルブリフター１６上面１６ａに対するカム面２２の当接位置が図８Ａ，Ｂに示すように右方向位置（頂面２２ｄ側）に移動する。このため、駆動カム１５が回転してロッカアーム２３の一端部２３ａを、リンクアーム２４を介して押し上げると、バルブリフター１６に対するそのリフト量Ｌ２は図８Ａに示すように大きくなる。
【００４４】
よって、図９に示すようにバルブリフト量が大きくなって（Ｌ２）、各吸気弁１２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。この結果、例えば、高負荷域における吸気充填効率が向上し、十分な出力が確保できる。
【００４５】
次に、機関回転数Ｎが比較的低く、図１Ａに示す吸気弁１２の最小バルブリフト制御時における前記開き角度θが最大角度値θｍａｘ付近となった場合の第２枢支点Ｚ２に作用する各部の荷重について考察する。まず、駆動軸１３が、図１Ａ中、反時計方向に回転し、ロッカアーム２３が図７の位置から反時計方向（閉弁方向）に回動していくと、それに伴って開き角度θが増加し、図１Ａに示す最大角度値θｍａｘになる。
【００４６】
その直後、ロッカアーム１８は、回動方向を時計方向に変えるわけであるが、その時リンクロッド２５は、ロッカアーム２３の他端部２３ｂからの押し込み荷重Ｆを第１枢支点Ｚ１から受けることになる。この押し込み荷重Ｆの方向は、当然に直線Ｑ１方向になる。次に、この押し込み荷重Ｆは、リンクロッド２５から揺動カム１７に第２枢支点Ｚ２を介して伝達されることになる。なお、この押し込み荷重Ｆは、揺動カム１７などの駆動抵抗により発生する。
【００４７】
ところで、揺動カム１７には、その慣性質量により揺動中に慣性力が働くが、前記最大角度値θｍａｘ付近では、回動方向の急変に起因して図１Ｂの矢印に示すように反時計方向の慣性力Ｆｉが第２枢支点Ｚ２に作用する。そして、この慣性力Ｆｉと前記荷重Ｆの合力Ｆｔが、図１Ｂの実線矢印で示すように、揺動カム１７の第２枢支点Ｚ２に作用することになるが、機関低回転域ではこの慣性力Ｆｉは小さいため、合力Ｆｔのベクトル方向は、揺動カム１７の揺動支点Ｘより図中右側（実線矢印）に存在し、揺動カム１７をＦｔによる時計方向回りのモーメントＭでスムーズに時計方向に押し戻すことができる。したがって、駆動軸１３の回転に伴って開き角度θも最大角度値θｍａｘから次第に減少してスムーズな揺動が得られる。
【００４８】
一方、機関回転数Ｎが上昇すると、揺動カム１７の慣性力は図１Ｂの破線Ｆｉ′で示すように大きくなり、ある回転数まで上昇すると、慣性力Ｆｉ′と押し込み荷重Ｆの合力Ｆｔ′は、図１Ｂの破線矢印に示すように、揺動カム１７の揺動支点Ｘ方向に指向するようになる。そうすると、揺動カム１７を円滑に時計方向に押し戻すモーメントＭが発生しにくくなり、これによって、揺動カム１７のいわゆるロック現象が発生することになるのである。
【００４９】
ちなみに、押し込み荷重Ｆの方向、すなわちＺ１−Ｚ２方向とＺ２−Ｘ方向のなす角度φが小さいため、小さな慣性力Ｆｉ′であっても、合力Ｆｔ′は、揺動カム１７の揺動支点Ｘを指向するようになるのである。この角度φは、１８０°−θｍａｘであり、このθｍａｘが大きいと、角度φが小さくなり、前述した揺動カム１７のロックが発生し易くなるのである。
【００５０】
一方、図８に示す大リフト状態では、揺動カムが最も跳ね上がった図８Ｂの状態でも最大角度値θｍａｘが小さく、角度φが大きいため、高回転になっても合力Ｆｔ方向が揺動支点Ｘよりも十分に図中右側に存在し、前記ロック現象が発生しにくくなる。
【００５１】
そして、かかる開き角度θの最大角度値θｍａｘとロックが発生する機関回転数ＮＲとの関係をみると、図１０に示すように、最大角度値θｍａｘが大きくなればなるほどロック発生回転数ＮＲは低下する特性となっている。したがって、最大角度値θｍａｘの大きさに応じて設定される機関のリミット回転数ＮＬを予めロック発生回転数ＮＲよりも小さく設定することにより、ロックを回避できるのである。
【００５２】
この実施形態では、ロック回避手段として最大角度値θｍａｘに応じて設定される機関リミット回転数ＮＬ以下となるように機関回転数Ｎを制御した。すなわち、各バルブリフト制御時における前記最大角度値θｍａｘに応じてコントローラ３５が一時的に供給燃料のフュエルカット制御を行ない機関の最大回転数Ｎを前記ＮＬに抑制するように制御したのである。また、ここで、最大角度値θｍａｘは、図１０に示すように、前記図８Ｂに示す最大バルブリフト特性時における最大角度値θｘから図１に示す最小バルブリフト特性時における最大角度値θｙの範囲で制御される。
【００５３】
この具体的な制御を、図１１に記載したフローチャート図に基づいて説明すれば、まずセクション１では、前記クランク角センサから現在の機関回転数Ｎを読み込むと共に、セクション２においてポテンショメータ３６により制御軸３２の現在の回動角度位相θｃｓを読み込む。また、セクション３では、開き角度θの最大角度値θｍａｘを、コントローラ３５が予め有するθｃｓ−θｍａｘテーブルマップより読み込み、次に、セクション４において予め用意されたθｍａｘ−ＮＲのテーブルマップからロック発生回転数ＮＲを読み込む。さらに、セクション５では、前記ロック発生回転数ＮＲを基に機関リミット回転数ＮＬを、ロック発生回転数ＮＲより所定量小さい値として演算により設定する。
【００５４】
次に、セクション６では、前記現在の機関回転数Ｎが機関リミット回転数ＮＬより大きいか否かを判断し、小さいと判断した場合はリターンするが、大きいと判断した場合は、セクション７において燃焼室への燃料供給を一時的に停止させる、フュエルカット信号を出力する。
【００５５】
これによって、機関回転数Ｎを機関リミット回転数ＮＬ以下、すなわちロック発生回転数ＮＲよりも強制的に低く抑えることができる。この結果、揺動カム１７のロックの発生が回避されて常時スムーズな作動が得られる。
【００５６】
また、機関回転数Ｎをロックの発生直前まで高くすることができるため、出力などの機関性能を十分に引き出すことが可能になる。
【００５７】
図１２は機関回転数制限手段のさらに異なる制御フローを示し、機関回転数制限を、前記フュエルカット制御に代えて点火プラグに対する点火電流をカット制御することにより行なうようにし、かつ制御を簡素化したものである。
【００５８】
具体的には、まずセクション１１で前記クランク角センサから現在の機関回転数Ｎを読み込むと共に、セクション１２においてポテンショメータ３６の検出信号、すなわち、現在の制御軸３２の回動角度位相θｃｓ信号を読み込む。さらに、セクション１３において、予め用意された前記ポテンショメータ出力信号と機関リミット回転数ＮＬのテーブルマップにより、機関リミット回転数ＮＬが読み込まれる。次に、セクション１４では、現在の機関回転数Ｎが前記機関リミット回転数ＮＬよりも大きいか否かを判断し、小さければリターンするが、大きいと判断した場合はセクション１５において点火プラグへの点火電流信号を一時的に停止させる。
【００５９】
これによって、前述と同じように機関回転数Ｎを、ロック発生回転数ＮＲよりも強制的に低く抑えることができる。この結果、揺動カム１７のロックの発生が回避されて常時スムーズな作動が得られる。
【００６０】
しかも、この制御では、機関リミット回転数ＮＬをポテンショメータの検出信号から即座に演算することができるため、一連の制御をきわめて簡素化できる。なお、前記点火カット制御をフュエルカット制御とすることも可能である。
【００６１】
また、この実施形態では、コントローラ３５の制御系が故障した場合を考慮して、前記規制機構４０によって前記最大角度値θｍａｘが所定値以下に規制されるようになっている。
【００６２】
すなわち、最小バルブリフト制御時における制御軸３２は、前述のようにストッパピン４１がストッパ突部４２に突き当たることにより、それ以上の過回転が規制された回転位置に保持されて、揺動カム１７が最上方に跳ね上がった時の両直線Ｑ１，Ｑ２のなす開き角度、つまりθｍａｘをθｙの角度位置に規制するため、駆動カム１５の偏心回転力によリンクロッド２５が揺動カム１７を下方に回動させようとする際、揺動カム１７のロックを比較的低回転の常用回転域において防止することができる。この結果、制御系の故障時においても常用回転域で揺動カム１７の円滑な作動が得られ、最小バルブリフト制御時における吸気弁１２のスムーズな開作動が得られる。このとき、制御系の故障を検知し、警報装置を作動させ、運転者の過回転運転抑制を促すことも可能である。
【００６３】
また、この規制機構４０は、前述のように、ストッパピン４１がストッパ突部４２に当接して制御軸３２のそれ以上の回転を規制するだけであって、機関作動中に激しく揺動する揺動カム１７の揺動位置を直接規制するものではないため、該揺動カム１７とこの揺動位置を規制する規制部材との干渉による打音の発生がなく、静粛性を損なうことがない。
【００６４】
さらに、本実施形態では、駆動カム１５と揺動カム１７を、ロッカアーム２３とリンクロッド２５に加えてリンクアーム２４よつて機械的に連係させたため、機関高回転時において揺動カム１７の過度な揺動つまり跳ね上がりやジャンピングなどがリンクアーム２４などによって規制することができる。したがって、揺動カム１７と駆動カム１５との連動性が常時良好となり、前述のロック現象をさらに安定的に回避することが可能になる。
【００６５】
なお、本実施形態は、揺動カム１７が揺動可能に枢支する支軸を駆動軸とすることにより、構造の簡素化を図ったが、駆動軸とは別の支軸を用いることも可能である。
【００６６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１記載の発明によれば、揺動カムの前記揺動支点と前記第２枢支点とを結ぶ直線と、該第２枢支点と第１枢支点とを結ぶ直線とによって前記ロッカアーム側に形成される開き角度の前記駆動カムの１回転中における最大角度値に応じて、機関の最高回転数を制限して揺動カムの慣性力を抑制したため、作動中における揺動カムのロックの発生を防止できる。この結果、揺動カムの常時スムーズな揺動作用が得られ、機関弁の適正な開閉作動が得られる。
【００６７】
また、ロックを回避できる限界に近い範囲まで機関回転を十分に高くすることが可能になるため、機関性能を十分に引き出すことができる。
【００６８】
請求項２記載の発明によれば、最大角度値を直接検出せずとも、単に制御軸の回動角度位相を検出するだけで前記最大角度値を検出することができるため、かかる最大角度値の検出機構が簡素化される。
【００６９】
請求項３記載の発明によれば、例えば制御系が故障した場合であっても、規制機構により常用回転域で前記ロックを回避できるため、同回転域における機関弁の円滑な作動が得らる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは本発明の実施態様を示す図２のＡ−Ａ線断面図、ＢはＡに示すベクトルを拡大して示す図。
【図２】本実施態様の要部平面図。
【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】本実施形態の要部斜視図。
【図５】同実施形態に供される駆動カムを示す斜視図。
【図６】揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。
【図７】低リフト制御時の作用を示す説明図。
【図８】Ａ，Ｂは高リフト制御時の作用を示す説明図。
【図９】本実施形態のバルブタイミングとバルブリフト特性図。
【図１０】機関回転数と最大角度値との関係を示す特性図。
【図１１】本実施形態の制御フローチャート図。
【図１２】本実施形態のさらに異なる制御フローチャート図。
【図１３】従来の可変動弁装置を示す概略図。
【符号の説明】
１１…シリンダヘッド
１２…吸気弁
１３…駆動軸
１５…駆動カム
１６…バルブリフター
１７…揺動カム
１８…伝達機構
１９…可変機構
２３…ロッカアーム
２３ａ，２３ｂ…端部
２４…リンクアーム
２５…リンクロッド
２７，２８…ピン
３５…コントローラ
３６…ポテンショメータ
４０…規制機構
４１…ストッパピン
４２…ストッパ突部
Ｘ…駆動軸の軸心（揺動支点）
Ｚ１…第１枢支点
Ｚ２…第２枢支点
Ｑ１、Ｑ２…直線

Claims

機関のクランク軸に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、所定の支軸に揺動自在に枢支され、揺動に伴い機関弁を開閉作動させる揺動カムと、制御軸に回動自在に支持されて、一端部が前記駆動カムに機械的に連係したロッカアームと、一端部が第１枢支点を介して前記ロッカアームの他端部に連結され、他端部が第２枢支点を介して前記揺動カムに連結されたリンクロッドと、機関運転状態に応じて前記制御軸を介してロッカアームの回動支点を変化させる可変機構とを備え、前記ロッカアームの回動支点の変化に応じて揺動カムのカム面の機関弁に対する当接位置を変化させて機関弁のバルブリフト量を可変にする内燃機関の可変動弁装置において、
前記揺動カムの揺動支点と前記第２枢支点とを結ぶ直線と、該第２枢支点と前記第１枢支点とを結ぶ直線とによって前記ロッカアーム側に形成される開き角度の前記駆動軸１回転中における最大角度値に応じて、機関の最高回転数を制限する機関回転数制限手段を設けたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
前記最大角度値に対応する前記制御軸の回動角度位相を検出する位相検出手段を設けると共に、該位相検出手段の検出信号に基づいて前記機関回転数制限手段を制御するようにした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。
前記最大角度値を所定値以下に規制する規制機構を設けた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。