JP3996763B2

JP3996763B2 - Ｖ型内燃機関の可変動弁装置

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Publication number: JP3996763B2
Application number: JP2001376666A
Authority: JP
Inventors: 明典鈴木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2021-12-11
Also published as: JP2003176707A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｖ型内燃機関の可変動弁装置、とりわけ、左右バンクにそれぞれ吸気弁や排気弁である機関弁のバルブリフト特性を制御するリフト可変機構を備えたＶ型内燃機関の可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、機関運転状態に応じて例えば吸気弁のバルブリフト特性を可変にするリフト可変機構によって機関運転性能を大幅に高める可変動弁装置が従来から種々提供されている（特開昭５５−１３７３０５号公報等参照）。
【０００３】
すなわち、この可変動弁装置は、機関のクランク軸によって回転駆動する駆動軸の外周に固定されたカムと、支軸の外周に設けられた吸・排気弁駆動用の揺動カムとを、制御軸の外周に偏心カムを介して回転可能に嵌合するロッカアームによって連係させている。
【０００４】
そして、制御軸を回転制御することにより、ロッカアームの揺動中心位置を変化させて吸気弁のバルブリフト量を変化させるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなリフト可変機構をＶ型内燃機関の左右バンクにそれぞれ適用した場合には、各吸気弁の作動角位相（開閉タイミング）が左右のバンクで大きく異なってしまうおそれがある。
【０００６】
すなわち、一般的なＶ型内燃機関では、左右バンクのシリンダヘッドや各吸気弁などがほぼ左右対称に配置されている一方、各吸気弁駆動用の駆動軸（カムシャフト）は、同一のタイミングチェーンなどを介してクランク軸と連動して同一方向に回転するように構成されている。
【０００７】
したがって、前述したような、リフト可変機構を、シリンダヘッドなどと同じように、左右バンクで左右対称に設け、かつ制御軸を左右バンクで左右対称に設ける、つまり互いに逆回転するように設けた場合は、駆動軸の回転方向が左右バンクで互いに同じ方向となるように設定されていることから、左右バンクのそれぞれの吸気弁の作動角位相（開閉タイミング）が、例えば図１１及び図１２に示すように左バンクＶ２（図１１、図１２の実線）と右バンクＶ１（図１１、図１２の破線）では大きく異なってしまう。
【０００８】
例えば、機関の運転領域の中でも、排気エミッションや燃費に対する吸気弁の開閉タイミングの感度が高い機関低回転域において、左右バンクの開閉タイミングのずれが小さくなるように設定したとしても、これはバルブリフト量が低い時点に合わせているだけであって、バルブリフト量が増加するにしたがって開閉タイミングのずれも増加して、高バルブリフトになればなるほど機関性能の低下を招く可能性がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来の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、左右バンクのそれぞれに、機関弁のバルブリフトを機関運転状態に応じて可変制御するリフト可変機構を設け、該各リフト可変機構は、機関のクランク軸によってそれぞれ同一方向へ回転駆動する駆動軸と、機関弁を開閉作動させる揺動カムと、前記駆動軸の回転力を揺動カムに伝達する伝達手段と、機関運転状態に応じて伝達手段の姿勢を制御軸を介して変化させることにより、前記揺動カムの機関弁に対する当接位置を変化させてバルブリフトを可変にする制御手段とを備えたＶ型内燃機関の可変動弁装置であって、前記左右バンクの各リフト可変機構の各構成部品を、前記各駆動軸の軸方向視で、ほぼ左右対称に配置すると共に、左右バンクの各制御軸の回転方向を互いに同方向となるように形成し、かつ前記各リフト可変機構の少なくともいずれか一方に、機関弁の前記リフト特性における作動角位相を変化させる位相可変機構を設け、該位相可変機構によって前記一方のリフト可変機構による機関弁のリフト特性における作動角位相を、前記他方のリフト可変機構による機関弁のリフト特性における作動角位相に近づけるように制御したことを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記位相可変機構を各リフト可変機構のそれぞれに設けると共に、前記両位相可変機構の制御目標位相の変化量を互いに異ならしめ、一方を進角側へ、他方を遅角側へ互いに近づく方へ制御したことを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明にあっては、前記伝達手段は、前記駆動軸の外周に固定された駆動カムと、前記制御軸の外周に固定された制御カムの外周に揺動自在に支持されたロッカアームと、該ロッカアームの一端部と前記駆動カムとを回動自在に連係するリンクアームと、前記ロッカアームの他端部と前記揺動カムを回動自在に連係するリンク部材とから構成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項４に記載の発明にあっては、前記第１可変機構は、外周に駆動カムを有する駆動軸と、支軸に揺動自在に支持されて、揺動することによって機関弁を開閉作動する揺動カムと、一端部が前記駆動カムに回動自在に連係すると共に、他端部が前記揺動カムに回転自在に連係し、揺動中心が制御カムによって可変制御されるロッカアームとを備えたことを特徴としている。
【００１３】
請求項５に記載の発明にあっては、前記リフト可変機構は、前記制御カムを機関運転状態に応じて制御軸を介して回転制御するアクチュエータとを備えている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るＶ型内燃機関の可変動弁装置を図面に基づいて詳述する。なお、この実施形態ではＶ型６気筒内燃機関の吸気側に適用したものを示している。
【００１５】
すなわち、Ｖ型内燃機関１は、図１及び図２に示すように、Ｖ型のシリンダブロック２の各上端部に左右バンクＶ１、Ｖ２のシリンダヘッド１１、１１がそれぞれ設けられていると共に、該各シリンダヘッド１１，１１には、各吸気ポート３，４の開口端を開閉する１気筒当たり２つの吸気弁１２，１２、１２，１２がそれぞれ設けられている。また、各シリンダヘッド１１，１１の上端部には、各吸気弁１２，１２、１２，１２のバルブリフトを機関運転状態に応じて可変にするリフト可変機構である第１可変機構５，６がそれぞれ設けられていると共に、各吸気弁１２，１２のバルブタイミングを機関運転状態に応じて可変にする作動角位相可変機構である第２可変機構７、８が設けられてている。
【００１６】
なお、左右バンクＶ１，Ｖ２の排気弁側（ＥＸ、ＥＸ）は、図１に示すように吸気側のような第１、第２可変機構は設けられておらず、一般的な動弁装置になっている。
【００１７】
前記各第１可変機構５，６は、図１に示すように、各構成部品が左右バンクＶ１，Ｖ２の中心線Ｑを中心として左右対称に配置されており、図３に示すように、各シリンダヘッド１１、１１の上端部に有する軸受１４、１４に回転自在にそれぞれ支持された中空状の駆動軸１３、１３と、該各駆動軸１３に圧入などによって固設されたそれぞれ２つの駆動カム１５，１５、１５，１５と、各駆動軸１３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、１６，１６の平坦な上面に摺接して各吸気弁１２，１２を開作動させる揺動カム１７，１７、１７，１７と、各駆動カム１５、１５と各揺動カム１７、１７との間に連係されて、各駆動カム１５、１５の回転力を各揺動カム１７，１７の揺動力として伝達する伝達手段１８、１８と、該各伝達手段１８の作動姿勢をそれぞれ可変制御にする制御機構１９、１９とを備えている。
【００１８】
なお、図３〜図７においては、便宜上、右側バンクＶ１の第１可変機構５のみを示して説明する。
【００１９】
前記各駆動軸１３、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後述する第２可変機構７，８のタイミングスプロケット４０、４０に巻装されたタイミングチェーン９を介して機関のクランク軸１０から回転力が伝達されていると共に、同一方向（図１中矢印右方向）に回転するようになっている。
【００２０】
前記各駆動カム１５は、図３及び図４に示すようにほぼリング状を呈し、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Ｘが駆動軸１３の軸心Ｙ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、両方のカム本体１５ａ，１５ａの外周面１５ｄ，１５ｄが同一のカムプロフィールに形成されている。
【００２１】
前記各揺動カム１７は、図３に示すようにほぼ横Ｕ字形状を呈し、一端部側の円環状の基端部２０には駆動軸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、他端部のカムノーズ部２１にピン孔２１ａが貫通形成されている。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の先端側に有するリフト面２２ｃとが形成されており、該基円面２２ａとランプ面２２ｂ及びリフト面２２ｃ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。
【００２２】
前記各伝達手段１８は、図３及び図４に示すように駆動軸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とを連係する連係部材であるリンク部材２５とを備えている。
【００２３】
前記各ロッカアーム２３は、図４に示すように、平面からみてほぼクランク状に折曲形成され、中央に有する筒状基部２３ｃが後述する制御カム３３に回転自在に支持されている。また、各基部２３ｃの各外端部に突設された前記一端部２３ａには、図３及び図４にも示すように、リンクアーム２４と相対回転自在に連結するピン２６が挿通されるピン孔２３ｄが貫通形成されている一方、各基部２３ｃの各内端部に夫々突設された前記他端部２３ｂには、各リンク部材２５の一端部２５ａと相対回転自在に連結するピン２７が挿通されるピン孔２３ｅが形成されている。
【００２４】
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２４ｄが貫通形成されている。
【００２５】
前記リンク部材２５は、図３にも示すように所定長さのほぼく字形状に折曲形成され、両端部２５ａ，２５ｂには、図４にも示すようにピン挿通孔２５ｃ，２５ｄが形成されており、この各ピン挿通孔２５ｃ，２５ｄに、前記ロッカアーム２３の他端部２３ｂに有するピン孔２３ｅと揺動カム１７のカムノーズ部２１に有するピン孔２１ａにそれぞれ挿通した各ピン２７，２８の端部が回転自在に挿通している。
【００２６】
そして、このリンク部材２５は、前記揺動カム１７の最大揺動範囲を前記ロッカアーム２３の揺動範囲内に規制するようになっている。
【００２７】
なお、各ピン２６，２７，２８の一端部には、リンクアーム２４やリンク部材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。
【００２８】
前記各制御機構１９は、図３及び図４に示すように、機関前後方向に配設された前記制御軸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、制御軸３２の回転位置を制御する電動アクチュエータである電動モータ３４とから構成されている。
【００２９】
前記各制御軸３２は、駆動軸１３と並行に設けられて、前述のように軸受１４のメインブラケット１４ａ上端部の軸受溝とサブブラケット１４ｂとの間に回転自在に支持されている。一方、前記各制御カム３３は、夫々円筒状を呈し、図３に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸３２の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚している。
【００３０】
前記電動モータ３４は、図１に示すように、駆動シャフト３４ａの先端部に設けられた第１平歯車３５と制御軸３２の後端部に設けられた第２平歯車３６との噛合いを介して、制御軸３２に回転力を伝達するようになっていると共に、機関の運転状態を検出するコントローラ３７からの制御信号によって駆動するようになっている。
【００３１】
一方、各第２可変機構７，８は、図２に示すように前記各駆動軸１３の先端部側に設けられ、タイミングチェーン９によって機関のクランク軸１０から回転力が伝達されるタイミングスプロケット４０、４０と、各駆動軸１３の先端部にボルト４１、４１によって軸方向から固定されたスリーブ４２、４２と、各タイミングスプロケット４０と各スリーブ４２との間に介装された筒状歯車４３、４３と、該各筒状歯車４３を各駆動軸１３の前後軸方向へ駆動させる駆動機構である油圧回路４４、４４とから構成されている。
【００３２】
前記各タイミングスプロケット４０は、各筒状本体４０ａ、４０ａの後端部にタイミングチェーンが９巻装される各スプロケット部４０ｂ、４０ｂが各ボルト４５、４５により固定されていると共に、各筒状本体４０ａの前端開口がフロントカバー各４０ｃによって閉塞されている。また、筒状本体４０ａの内周面には、はす歯形のインナ歯４６が形成されている。
【００３３】
前記スリーブ４２は、後端側に駆動軸１３の先端部が嵌合する嵌合溝が形成されていると共に、前端部の保持溝内にはフロントカバー４０ｃを介してタイミングスプロケット４０を前方に付勢するコイルスプリング４７が装着されている。また、スリーブ４２の外周面には、はす歯形のアウタ歯４８が形成されている。
【００３４】
前記筒状歯車４３は、軸直角方向から２分割されて前後の歯車構成部がピンとスプリングによって互いに接近する方向に付勢されていると共に、内外周面には前記各インナ歯４６とアウタ歯４８に噛合いするはす歯形の内外歯が形成されており、前後に形成された第１，第２油圧室４９，５０へ相対的に供給される油圧によって各歯間を摺接しながら前後軸方向へ移動するようになっている。また、この筒状歯車４３は、フロントカバー４０ｃに突当った最大前方移動位置で吸気弁１２を最遅角位置に制御する一方、最大後方移動位置で最進角位置に制御するようになっている。さらに、第２油圧室５０内に弾装されたリターンスプリング５１によって第１油圧室４９の油圧が供給されない場合に最大前方移動位置に付勢されるようになっている。
【００３５】
前記油圧回路４４は、図外のオイルパンと連通するオイルポンプ５２の下流側に接続されたメインギャラリ５３と、該メインギャラリ５３の下流側で分岐して前記第１，第２油圧室４９，５０に接続された第１，第２油圧通路５４，５５と、前記分岐位置に設けられたソレノイド型の流路切換弁５６と、該流路切換弁５６に接続されたドレン通路５７とから構成されている。
【００３６】
前記流路切換弁５６は、前記第１可変機構５，６の電動モータ３４を駆動制御する同じコントローラ３７からの制御信号によって切換駆動されるようになっている。
【００３７】
前記コントローラ３７は、各第１可変機構５，６と各第２可変機構７，８の全てを単一のもので制御するようになっており、第２クランク角センサからの機関回転数信号、エアフローメータからの吸気流量信号（負荷）及び機関油温センサなどの各種の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すると共に、制御軸３２の現在の回転位置を検出する第１位置検出センサ５８や駆動軸１３とタイミングスプロケット４０との相対回動位置を検出する第２位置検出センサ５９からの検出信号に基づいて、前記各電動モータ３４及び各流路切換弁５６に制御信号を出力している。
【００３８】
すなわち、コントローラ３７が、機関回転数、負荷、油温、機関始動後の経過時間などの情報信号から吸気弁１２の目標リフト特性、つまり制御軸３２の目標回転位置を決定して、この指令信号に基づき電動モータ３４を回転させることにより制御軸３２を介して制御カム３３を所定回転角度位置まで回転制御する。また、第１位置検出センサ５８により、制御軸３２の実際の回転位置をモニターし、フィードバック制御により制御軸３２を目標位相に回転させるようになっている。
【００３９】
以下、機関低回転低負荷域〜高回転高負荷域までの第１可変機構５によるリフト作動を図５〜図７に基づいて説明する。すなわち、機関始動初期のクランキング時及びアイドリング時には、コントローラ３７からの制御信号によって電動モータ３４を介して左右両方の制御軸３２が一方向（同一方向）へ回転制御されて、図５に示すように各制御カム３３の軸心Ｐ１が制御軸３２の軸心Ｐ２から図示のように左上方の回動位置に保持され、厚肉部３３ａが駆動軸１３から上方向へ離間回動する。これにより、ロッカアーム２３は、全体が駆動軸１３に対して上方向へ移動し、このため各揺動カム１７はリンク部材２５を介して強制的に引き上げられて反時計方向へ回動する。したがって、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部材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Ｌは、図５に示すように小さくなる。このため、ガス流動が強化されて燃焼が改善されて、燃費の向上と機関回転の安定化が図れる。
【００４０】
一方、高回転高負荷域では、コントローラ３７からの制御信号によって各電動モータ３４により両制御軸３２が今度は他方向（同一方向）に回転して制御カム３３を、図３、図７に示す位置に回転させて厚肉部３３ａを下方向へ回動させる。このため、ロッカアーム２３は、全体が駆動軸１３方向（下方向）へ移動して他端部２３ｂが揺動カム１７をリンクアーム２５を介して下方向へ押圧して揺動カム１７全体を所定量だけ図示の位置（時計方向）に回動させる。したがって、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部材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Ｌは図７に示すように最も大きくなる（Ｌｍａｘ）。
【００４１】
以下、図８に基づいて、左右バンクＶ１、Ｖ２の各吸気弁１２，１２のリフト開始及びリフト終了時における各第１可変機構５，６のディメンジョンを説明する。すなわち、リフト開始時及びリフト終了時には、揺動カム１７とリンク部材２５との連結部Ｃ６は、制御軸３２の回転位相に拘わらずそれぞれＣ６ＳＲ、Ｃ６ＳＬに位置する。
【００４２】
図中、Ｃ４ＡＲ、Ｃ４ＡＬは、高リフト制御時における制御カム中心Ｃ４の位置を表しており、このような高リフト制御時では、ロッカアーム２３とリンクアーム２４との連結部Ｃ５は、リフト開始時及びリフト終了時の双方ともに、それぞれ同じ位置Ｃ５ＡＲ、Ｃ５ＡＬとなる一方、駆動カム中心Ｃ２の位置はリフト開始時（Ｃ２ＡＳＲ，Ｃ２ＡＳＬ）とリフト終了時（Ｃ２ＡＥＲ，Ｃ２ＡＥＬ）とで異なっている。
【００４３】
また、Ｃ４ＣＲ、Ｃ４ＢＬは低リフト制御時における制御カム中心Ｃ４の位置を示しており、このような低リフト制御時においても、高リフト制御時の場合と同様に、連結部Ｃ５はリフト開始時及びリフト終了時の双方ともに同じ位置Ｃ５ＣＲ、Ｃ５ＢＬとなる一方、駆動カム中心Ｃ２の位置は、リフト開始時（Ｃ２ＡＳＲ，Ｃ２ＡＳＬ）とリフト終了時（Ｃ２ＡＥＲ，Ｃ２ＡＥＬ）とで異なっている。
【００４４】
そして、この実施形態では、左右バンクの各制御軸３２，３２の回転方向が同方向に設定されているため、例えば高リフト制御状態から低リフト制御状態へ移行する際に、制御カム３３、３３の中心位置Ｃ４が駆動軸中心Ｃ１に対して同方向ω２に回転変位する（Ｃ４ＡＲ→Ｃ４ＣＲ、Ｃ４ＡＬ→Ｃ４ＢＬ）。このため、リフト開始、終了時における連結部Ｃ５の位置が右バンクＶ１では角度θ９だけ駆動軸１３と同方向ω１に回転変位する（Ｃ５ＡＲ→Ｃ５ＣＲ）。つまり、左右バンクの連結部Ｃ５が、駆動軸中心Ｃ１に対して互いに同方向ω２に回転する。
【００４５】
このため、高リフト制御時から低リフト制御状態へ移行する場合に右バンクＶ１では、リフト開始時期の駆動カム中心Ｃ２の変位量（角度）θ７がリフト終了時期の駆動カム中心Ｃ２の変位量（角度）θ８よりも大きくなると共に、左バンクＶ２側でも、右バンク側と同様に、リフト開始時期の制御カム中心Ｃ２の変位量（角度）θ１がリフト終了時期の駆動カム中心Ｃ２の変位量（角度）θ２よりも大きくなる。
【００４７】
一方、各流路切換弁５６側は、前述と同じく各センサからの情報信号から吸気弁１２の目標進角量を決定して、この指令信号に基づき流路切換弁５６により、第１油圧通路５４とメインギャラリ５３とを所定時間連通させると共に、第２油圧通路５５とドレン通路５７とを所定時間連通させる。これによって、筒状歯車４３を介して各タイミングスプロケット４０と各駆動軸１３との相対回動位置を変換して進角側に制御する。また、この場合も第２位置検出センサ５９により予め駆動軸１３の実際の相対回動位置をモニターして、フィードバック制御により駆動軸を目標相対回動位置すなわち目標進角量に回転させるようになっている。
【００４８】
具体的には、機関始動時から所定時間は流路切換弁５６により第２油圧室５０のみに油圧が供給されて第１油圧室４９には油圧が供給されない。したがって、図２に示すように筒状歯車４３は、リターンスプリング５１のばね力で、最大前方位置に保持されて、駆動軸１３が最大遅角の回転位置に保持されている。その後、油温が所定温度Ｔｏを越えると、運転条件に応じて、コントローラ３７からの制御信号により流路切換弁５６を駆動させて第１油圧通路５４とメインギャラリ５３を連通させて、第２油圧通路５５とドレン通路５７を連通させる時間が連続的に変化する。これにより、筒状歯車４３は、最前方位置から最後方位置までを移動し、したがって、例えば右バンクＶ１側の吸気弁１２の開閉タイミングは、図９に示すようには実線の最遅角状態から、破線の最進角まで連続的に可変制御される。
【００４９】
尚、前記吸気弁１２は、第２可変機構５，６により最大リフトに制御されかつ第２可変機構７，８により最大遅角位置に制御された状態において、シリンダ内のピストンや対向する排気弁と干渉しないような配置構成に設定されている。
【００５０】
以下、コントローラ３７による第１可変機構５，６と第２可変機構７，８との具体的な駆動制御を図１０に示すフローチャートにもとづいて説明する。
なお、この制御フローでは、右バンクＶ１側の第１可変機構５と第２可変機構７との駆動制御について説明する。
【００５１】
すなわち、イグニッションスイッチをＯＮした後に、ステップＳ１では、前記クランク角センサやエアーフローメータ、機関油温センサなどの各種センサ類から、機関回転数信号や吸気流量信号などの情報信号を読み取る。その後、ステップＳ２において第１位置検出センサ５８から制御軸３２の実際の回転位置（バルブリフト量）を読み込む。
【００５２】
ステップＳ３では、制御軸３２の実際の回転位置（リフト量）が目標制御位置か否かを判別し、目標制御位置であると判別した場合は、ステップＳ４に移行するが、目標制御位置でないと判別した場合は、ステップ５に移行する。このステップＳ５では、前記第１位置検出センサ５８が検出した実際の回転位置と目標制御位置とのずれ量を演算して求め、ステップＳ４に移行する。
【００５３】
このステップＳ４では、第１可変機構５によって制御軸３２を目標位置まで回転制御する処理を行う。このとき、読み込んだ目標制御位置（目標リフト位置）によって第２可変機構７の制御範囲（進角量または遅角量）が変わってくる。
【００５４】
その後、ステップＳ６に移行し、ここでは、第２可変機構７の制御位置を吸気弁１２とピストン及び吸気弁１２と排気弁が干渉しない制御範囲（進角量）を演算する。続いてステップＳ７において第２可変機構７を前記制御範囲内で連続可変制御を行う。
【００５５】
したがって、右バンクＶ１側の吸気弁１２は、（中バルブリフトで吸気弁の開閉タイミングを合わせた図１１の場合）その作動角位相（開閉タイミング）が図１１の一点破線で示すように、第２可変機構７が制御される前（図１１の破線）に比較して高バルブリフト側では進角側に制御され、低バルブリフト側では遅角側に制御されて、実線で示す左バンクＶ２側の吸気弁１２の開閉タイミングに十分近づいた状態になる。
この結果、前述した最大バルブリフト量の変化は、左右バンクで等しくなると共に左右バンクにおけるリフト開始時期及びリフト終了時期のずれが十分に低減される。
【００５６】
このため、機関の運転状態の中でも、特に排気エミッションや燃費に対するバルブ開閉タイミングの感度の高い低回転域、つまり、制御軸３２が小作動角・低リフト側に保持された状態で左右バンクＶ１，Ｖ２のバルブリフト特性の進角、遅角側のずれを小さくすることができることから、前記各制御軸３２，３２の回転を同方向に制御することと相俟って、機関性能への影響を最小限に抑制することが可能になる。
【００５７】
また、機関高回転高負荷域において、第１可変機構５，６によって高リフト制御され、第２可変機構７，８によって作動角位相を上死点に近づくように制御すれば、排気弁とのバルブオーバーラップが大きくなり、排気脈動の負圧波を大きなバルブオーバーラップ期間と同期させることで、各気筒内の残留ガスを掃気することができるので、新気の吸入効率を高められ、出力トルクを大きくすることが可能になる。
【００５８】
さらに、機関に始動初期に第１可変機構５、６を極小リフトに制御し、第２可変機構７、８によって左右バンクＶ１，Ｖ２のバルブリフト特性のずれを低減させることにより、動弁装置の各部のフリクションを小さくすることが可能になり、機関回転数のスムーズな立ち上がり特性を得ることができる。さらに、機関回転数の上昇に伴いリフト量を増加させるように制御することによってガス交換効率が向上して、良好な始動性を得ることができる。
【００５９】
また、前記実施形態では、右バンクＶ１側の第２可変機構７についての具体的な制御を説明したが、左バンクＶ２の第２可変機構８も右バンクＶ１と同じように制御する。すなわち、両第２可変機構７，８の制御目標位相の変化量を互いに異ならしめて、一方を進角側へ、他方を遅角側へ互いに近づく方へ制御すれば、左右バンクＶ１，Ｖ２の各吸気弁１２，１２の開閉タイミングのずれをさらに小さくすることが可能になり、より高精度なバルブリフト、開閉タイミング制御を得ることができる。
【００６０】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、装置を吸気弁側ばかりか排気弁側に適用することができると共に、排気弁がのみに適用することも可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、リフト可変機構と位相可変機構とによって機関運転状態に応じて該機関性能を大幅に向上させることができることは勿論のこと、左右バンクの各リフト可変機構によるバルブリフト制御時において位相可変機構により各バンク間の機関弁の作動角位相（開閉タイミング）のずれを強制的に小さくなるように制御したため、各制御軸の同方向回転制御と相俟って、左右バンク間の機関性能の影響を十分に小さくすることが可能になる。
【００６２】
請求項２記載の発明によれば、両位相可変機構の制御目標位相の変化量を互いに異ならしめ、一方を進角側へ、他方を遅角側へ互いに近づく方へ制御したことによって、全ての運転状態（全てのバルブリフト制御領域）で、左右バンク間での機関性能特性の最も良い作動角位相（開閉タイミング）に設定することができるため、作動角位相制御の選択の自由度を向上させることができ、この結果、機関性能をさらに向上させることができる。
【００６３】
請求項３に記載の発明によれば、伝達手段をリンク機構によって構成したことから、駆動軸から揺動カムへのスムーズな駆動伝達性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すＶ型内燃機関の一部断面図
【図２】本実施形態に供される両第１可変機構と両第２可変機構を一部断面して示す概略図
【図３】右バンク側の第１可変機構を示す断面図
【図４】同第１可変機構の平面図
【図５】同第１可変機構の最小リフト制御の作用説明図
【図６】同第１可変機構の最大から最小リフトへ制御する過程を示す作用説明図
【図７】同第１可変機構の最大リフト制御の作用説明図
【図８】両第１可変機構のディメンジョンを示す概念図
【図９】右バンク側の第１可変機構と第２可変機構によるバルブリフト及びバルブ開閉タイミングを示す特性図
【図１０】本実施形態のコントローラによる制御フローチャート図
【図１１】本実施形態の左バンク側の第１可変機構と第２可変機構によるバルブリフトとバルブ開閉タイミングと従来のリフト可変機構のみによるバルブリフトとを比較した制御特性図
【図１２】従来のＶ型内燃機関に適用された両リフト可変機構によるバルブリフト特性図

Claims

左右バンクのそれぞれに、機関弁のバルブリフトを機関運転状態に応じて可変制御するリフト可変機構を設け、
該各リフト可変機構は、機関のクランク軸によってそれぞれ同一方向へ回転駆動する駆動軸と、機関弁を開閉作動させる揺動カムと、前記駆動軸の回転力を揺動カムに伝達する伝達手段と、機関運転状態に応じて伝達手段の姿勢を、制御軸を介して変化させることにより、前記揺動カムの機関弁に対する当接位置を変化させてバルブリフトを可変にする制御手段と、を備えたＶ型内燃機関の可変動弁装置であって、
前記左右バンクの各リフト可変機構の各構成部品を、前記各駆動軸の軸方向視でほぼ左右対称に配置すると共に、左右バンクの各制御軸の回転方向を互いに同方向となるように形成し、
かつ前記各リフト可変機構の少なくともいずれか一方に、機関弁の前記リフト特性における作動角位相を変化させる位相可変機構を設け、
該位相可変機構によって前記一方のリフト可変機構による機関弁のリフト特性における作動角位相を、前記他方のリフト可変機構による機関弁のリフト特性における作動角位相に近づけるように制御したことを特徴とするＶ型内燃機関の可変動弁装置。
前記位相可変機構を各リフト可変機構のそれぞれに設けると共に、前記両位相可変機構の制御目標位相の変化量を互いに異ならしめ、一方を進角側へ、他方を遅角側へ互いに近づく方へ制御したことを特徴とする請求項１に記載のＶ型内燃機関の可変動弁装置。
前記伝達手段は、前記駆動軸の外周に固定された駆動カムと、前記制御軸の外周に固定された制御カムの外周に揺動自在に支持されたロッカアームと、該ロッカアームの一端部と前記駆動カムとを回動自在に連係するリンクアームと、前記ロッカアームの他端部と前記揺動カムを回動自在に連係するリンク部材とから構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のＶ型内燃機関の可変動弁装置。
前記第１可変機構は、外周に駆動カムを有する駆動軸と、支軸に揺動自在に支持されて、揺動することによって機関弁を開閉作動する前記揺動カムと、一端部が前記駆動カムに回動自在に連係すると共に、他端部が前記揺動カムに回転自在に連係し、揺動中心が制御カムによって可変制御されるロッカアームとを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＶ型内燃機関の可変動弁装置。
前記リフト可変機構は、前記制御カムを機関運転状態に応じて制御軸を介して回転制御するアクチュエータと、を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のＶ型内燃機関の可変動弁装置。