JP4007320B2 - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁を駆動する動弁装置に関する。
この種の動弁装置として、内燃機関のカム軸をステッピングモータで回転駆動して吸気弁を開閉させる動弁装置が知られている（特許文献１）。その他に、本発明に関する先行技術文献として特許文献２が存在する。
特開平８−１７７５３６号公報 特開昭５９−６８５０９号公報
カム軸には回転に対する抵抗としてバルブスプリングや慣性に起因するカム軸トルクが作用する。ところが、カム軸トルクは機関の回転数（回転速度）に応じて変動し、その変動により所望の動弁特性が得られない回転域が発生するおそれがある。
そこで、本発明は、機関回転数の変化に拘わりなく弁の動弁特性の制御精度を高く維持できる内燃機関の動弁装置を提供することを目的とする。
本発明の第１の動弁装置は、電動機と、該電動機の回転運動をカムにより気筒開閉用の弁の直線運動に変換するカム機構と、前記弁のリフト中の加速度特性が内燃機関の回転数に応じて変化するように前記電動機を制御する電動機制御手段を備え、前記電動機制御手段は、前記内燃機関の回転数が低い場合には、前記弁のリフト開始後及びリフト終了前の所定区間の前記カムの速度が該所定区間に挟まれた中間区間の前記カムの速度よりも高くなり、前記内燃機関の回転数が高い場合には前記弁のリフト中に前記カムが一定速度で回転するように前記電動機を制御することにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
カム軸には、弁を付勢するバルブスプリングの圧縮反力に伴うバルブスプリングトルクと、弁に同期して往復運動する動弁系部品の慣性力に伴う慣性トルクとがカム軸トルクとして作用する。カム軸が低速で回転している場合、カム軸トルクとしてはバルブスプリングトルクが支配的である。バルブスプリングトルクはバルブスプリングの圧縮反力と、弁の往復運動方向と直交する方向に関するカムの回転中心からカムの相手部品に対する接触位置までの距離（オフセット量）との積で与えられる。また、圧縮反力は弁のリフト量に比例して大きくなり、弁のリフト速度はオフセット量に比例して大きくなる。従って、低回転域でカム軸トルクを低減するためには、リフト量がなるべく小さい段階でリフト速度が最大となるようにカムのプロファイルを設計すればよい。
その一方、カム軸の慣性トルクは回転速度の二乗に比例して増大し、カム軸が高回転している場合には慣性トルクの影響が相対的に増加して弁の加速度が最大となる位置でカム軸トルクが最大となる。リフト開始から短時間でリフト速度を最大まで上昇させると、弁の加速度が大きくなり、従って、カム軸の高回転時におけるカム軸トルクが著しく増加する。そのため、高回転域におけるカム軸トルクを減らすためには弁の最大加速度が小さくなるようにカムのプロファイルを設計する必要がある。
このようにバルブスプリングトルクと慣性トルクとは二律背反の関係にあり、カム軸の低回転域又は高回転域のいずれか一方の回転域におけるカム軸トルクを減らすべくカムを設計しても、他方の回転域においてカム軸トルクが増加し、その影響で所望の動弁特性が得られないおそれがある。
ところが、弁を電動機にて駆動する場合には、内燃機関の回転数が一定であっても、弁のリフト中の加速度特性を電動機の回転速度の調整によって適宜に変化させることができる。このような機能を活用すれば、カムがそのプロファイル設計上の最適な回転域から外れて駆動されているときに生じるカム軸トルクの増加を抑えるようにカムの加速度を変化させてカム軸トルクを機関回転数に拘わらず低く抑えることができる。例えば、低回転域におけるバルブスプリングトルクを減らすべくリフト開始直後及びリフト終了直前の加速度を高めるようにカムを設計した場合には、高回転域において、リフト開始直後及びリフト終了直前のリフト加速度が抑えられるように電動機の回転速度を変化させればよい。反対に、高回転域における慣性トルクを減らすようにリフト開始直後及びリフト終了直前の加速度を抑えるようにカムを設計した場合には、低回転域において、リフト開始直後及び終了直前のリフト加速度を上昇させるように電動機の回転速度を変化させればよい。本発明の第１の動弁装置によれば、低速域において、弁のリフト量が小さい段階で弁に最大速度を与えてバルブスプリングトルクを抑えることができる。高回転域ではカムを一定速度で回転させることにより、高回転時における電動機の制御の負担を軽減して制御の応答性の不足に起因する弁の動作制御の低下を防止することができる。なお、本発明の第１の動弁装置において、前記電動機制御手段は、前記内燃機関の回転数が上昇するほど、前記所定区間と前記中間区間との間における前記カムの回転速度の変動幅が減少するように前記電動機を制御することが望ましい（請求項２）。このように速度を変化させることにより、内燃機関の回転数の変化に対して弁の加速度特性を円滑に変化させてドライバビリティの悪化を防ぐことができる。
本発明の第２の動弁装置は、電動機と、該電動機の回転運動をカムにより気筒開閉用の弁の直線運動に変換するカム機構と、前記弁のリフト中の加速度特性が内燃機関の回転数に応じて変化するように前記電動機を制御する電動機制御手段を備え、前記電動機制御手段は、前記内燃機関の回転数が低い場合には前記リフト中に前記カムが一定速度で回転し、前記内燃機関の回転数が高い場合には前記弁のリフト開始後及びリフト終了前の所定区間の前記カムの速度が該所定区間に挟まれた中間区間の前記カムの速度よりも低くなるように前記電動機を制御することにより、上述した課題を解決する（請求項３）。本発明の第２の動弁装置によれば、高速域における弁の最大加速度を減少させて慣性トルクを抑えることができる。なお、本発明の第２の動弁装置において、前記電動機制御手段は、前記内燃機関の回転数が上昇するほど、前記所定区間と前記中間区間との間における前記カムの回転速度の変動幅が増加するように前記電動機を制御することが望ましい（請求項４）。このように速度を変化させることにより、内燃機関の速度の変化に対して弁の加速度特性を円滑に変化させてドライバビリティの悪化を防ぐことができる。
本発明の第３の動弁装置は、電動機と、該電動機の回転運動をカムにより気筒開閉用の弁の直線運動に変換するカム機構と、前記弁のリフト中の加速度特性が内燃機関の回転数に応じて変化するように前記電動機を制御する電動機制御手段を備え、前記電動機制御手段は、前記内燃機関が高回転域で運転される場合において前記弁のリフト開始直後及びリフト終了直前のリフト加速度が抑えられるように前記電動機の回転速度を変化させるべく前記電動機を制御することにより、上述した課題を解決する（請求項５）。本発明の第３の動弁装置において、前記電動機制御手段は、前記内燃機関の回転数が低い場合には、前記弁のリフト開始後及びリフト終了前の所定区間の前記カムの速度が該所定区間に挟まれた中間区間の前記カムの速度よりも高くなり、かつ前記内燃機関の回転数が高い場合は前記内燃機関の回転数が低い場合と比較して前記所定区間と前記中間区間との間における前記カムの回転速度の変動幅が減少するように前記電動機を制御してもよいし（請求項６）、前記カムのプロファイルは、前記内燃機関が低回転域で運転される場合における前記カムが設けられたカム軸に作用するバルブスプリングトルクを減らすべく前記弁のリフト開始直後及びリフト終了直前のリフト加速度が高くなるように設計されていてもよい（請求項７）。本発明の第４の動弁装置は、電動機と、該電動機の回転運動をカムにより気筒開閉用の弁の直線運動に変換するカム機構と、前記弁のリフト中の加速度特性が内燃機関の回転数に応じて変化するように前記電動機を制御する電動機制御手段を備え、前記電動機制御手段は、前記内燃機関が低回転域で運転される場合において前記弁のリフト開始直後及びリフト終了直前のリフト加速度が上昇するように前記電動機の回転速度を変化させるべく前記電動機を制御することにより、上述した課題を解決する（請求項８）。本発明の第４の動弁装置において、前記電動機制御手段は、前記内燃機関の回転数が高い場合には、前記弁のリフト開始後及びリフト終了前の所定区間の前記カムの速度が該所定区間に挟まれた中間区間の前記カムの速度よりも低くなり、かつ前記内燃機関の回転数が高い場合は前記内燃機関の回転数が低い場合と比較して前記所定区間と前記中間区間との間における前記カムの回転速度の変動幅が増加するように前記電動機を制御してもよいし（請求項９）、前記カムのプロファイルは、前記内燃機関が高回転域で運転される場合における前記カムが設けられたカム軸に作用する前記弁に同期して往復運動する動弁系部品の慣性力に伴う慣性トルクを減らすべく前記弁のリフト開始直後及びリフト終了直前のリフト加速度が抑えられるように設計されていてもよい（請求項１０）。
本発明によれば、機関回転数に応じて弁のリフト加速度特性が変化するように電動機を制御することにより、機関回転数の変化に拘わりなくカム軸トルクを抑えて弁の開閉運動に対する制御精度を向上させることができる。
(第１の形態)
図１は本発明の動弁装置をレシプロ式内燃機関の吸気弁の駆動に適用した一形態を示している。この形態では、内燃機関に設けられた複数のシリンダ１（図では一つのみ示す。）のそれぞれに２本の吸気弁２が設けられ、それらの吸気弁２がシリンダ１毎に設けられた動弁装置１１にて開閉駆動される。周知のように、吸気弁２はバルブヘッド２ａとステム２ｂとを有している。ステム２ｂが不図示のシリンダヘッドに固定されるスリーブ３に通されることにより、吸気弁２はステム２ｂの軸線方向に摺動自在に案内されている。スリーブ３から突出するフランジ４とステム２ｂに取り付けられたバルブスプリングリテーナ５との間にはバルブスプリング６が圧縮状態で配置され、そのバルブスプリング６の圧縮反力により吸気弁２はバルブヘッド２ａが不図示の弁座と密着する方向（図１の上方）に付勢されている。
動弁装置１１は、駆動源としての電動機（（以下、モータと呼ぶ。）１２と、モータ１２の回転運動を伝達する伝達機構としてのギア列１３と、ギア列１３から伝達された回転運動を吸気弁２の直線的な開閉運動に変換するカム機構１４とを備えている。モータ１２には、回転速度の制御が可能なＤＣブラシレスモータ等が使用される。モータ１２には、その回転位置を検出するためのレゾルバ、ロータリエンコーダ等の位置検出センサ１２ａが設けられている。ギア列１３は、モータ１２の出力軸（不図示）に取り付けられたモータギア１５の回転を中間ギア１６を介してカム駆動ギア１７に伝達する。ギア列１３はモータギア１５とカム駆動ギア１７とが互いに等しい速度で回転するように構成されてもよいし、モータギア１５に対してカム駆動ギア１７を増速又は減速させるように構成されてもよい。
図２にも示したように、カム機構１４は、カム駆動ギア１７と同軸かつ一体回転可能に設けられたカム軸２０と、カム軸２０に一体回転可能に設けられた２本のカム２１と、各カム２１と吸気弁２との間に設けられたロッカーアーム２２とを備えている。カム２１はカム軸２０と同軸の円弧状のベース円２１ｂの一部を半径方向外側に向かって膨らませてノーズ２１ａを形成した板カムの一種として形成されている。
ロッカーアーム２２はバルブロッカー軸２３に回転自在に取り付けられ、その一端部２２ａは吸気弁２のステム２ｂの上端に接し、他端部２２ｂはラッシュアジャスター２４と接している。ラッシュアジャスター２４がロッカーアーム２２の一端部２２ａを押し上げることにより、ロッカーアーム２２の一端部２２ａは吸気弁２の上端部と接触した状態に保たれている。カム２１が回転することにより、ロッカーアーム２２がバルブロッカー軸２３を中心として揺動し、その揺動に伴って吸気弁２がステム２ｂの軸線方向に直線運動してシリンダ１が開閉される。
図１に戻って、動弁装置１１には、モータ１２の動作を制御する電動機制御手段としてのモータ制御装置３０が設けられている。モータ制御装置３０は、マイクロプロセッサとその動作に必要な主記憶装置等の周辺部品とを備えたコンピュータユニットである。なお、複数の動弁装置１１が設けられる場合において、モータ制御装置３０はそれぞれの動弁装置１１に対して共用されてもよい。あるいは、シリンダ１毎又は動弁装置１１毎にモータ制御装置３０が設けられてもよい。モータ制御装置３０は動弁装置１１の制御専用に設けられてもよいし、他の用途で設けられたコンピュータユニットをモータ制御装置３０として併用してもよい。例えば、内燃機関の燃料噴射量を制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）をモータ制御装置として兼用してもよい。
モータ制御装置３０には、情報入力手段として、上述した位置検出センサ１２ａとともに、クランク軸の角度に対応した信号を出力するクランク角センサ３１等の各種のセンサが接続されている。モータ制御装置３０はこれらのセンサの出力を参照しつつ、そのＲＯＭに記憶された弁制御プログラムに従ってモータ１２の動作を制御する。本発明の特徴に拘わる制御として、モータ制御装置３０は、吸気弁２の機関回転数に応じて吸気弁２の加速度特性が変化するようにモータ１２の回転速度を変化させる。以下、この点について詳細に説明する。
図３は吸気弁２のリフト量Ｙ、リフト速度Ｖ及びリフト加速度Ａとカム２１の回転角θとの対応関係を示している。但し、カム軸２０の回転速度は内燃機関のクランク軸（機関出力軸）の回転速度の１／２の速度（以下、これを基本速度と呼ぶ。）で一定と仮定している。また、図３では、吸気弁２がリフトを開始するときのカム角（リフト開始角）θｒから最大リフト量Ｙ０ｍａｘが与えられるときのカム角（最大リフト角）θｙまでの吸気弁２の動弁特性を示しており、最大リフト角θｙから吸気弁２のリフトが終了するときのカム角までの動弁特性は最大リフト角θｙに引いた縦軸と対称に現れるものとする。カム速度Ｖ及びカム加速度Ａの正負は吸気弁２が開く方向を正方向として定義している。
図３において、リフト速度Ｖはリフト量Ｙを微分して得られ、リフト加速度Ａはリフト速度Ｖを微分して得られる。従って、リフト速度Ｖは最大リフト角θｙよりも早いカム角（最大速度カム角）θｖで最大リフト速度Ｖｍａｘに達し、リフト加速度Ａはより早いカム角（最大加速度カム角）θａで正方向の最大リフト加速度（最大正加速度）Ａｍａｘに達する。上述したように、低回転域におけるカム軸トルクを抑えるためにはリフト量Ｙがなるべく小さい段階で最大リフト速度Ｖｍａｘが得られるように吸気弁２のリフト特性を設定する必要があり、その一方、高回転域におけるカム軸トルクを抑えるためには最大リフト加速度Ａｍａｘを抑える必要がある。カム軸２０の回転速度が吸気弁２のリフト中において一定である限り、リフト速度Ｖ及びリフト加速度Ａはカム２１のプロファイルによって一義的に定まるため、最大加速度Ａｍａｘを低減しつつ最大速度カム角θｖを早めることは不可能である。
そこで、まず高回転域における慣性トルクを抑えることを優先して、内燃機関の最高回転数における最大加速度Ａｍａｘが許容限度まで低下するようにカム２１のプロファイルを設計する。この場合、吸気弁２のリフト中においてカム２１を基本速度で駆動すれば、最大速度カム角θｖが遅れて低回転域におけるバルブスプリングトルクが増大する。これを避けるため、低回転域においてリフト開始直後及びリフト終了直前のモータ１２の回転速度を基本速度よりも上昇させ、それにより、図３に矢印Ｉで示すように吸気弁２の最大加速度Ａｍａｘを増加させる。これにより、最大速度カム角θｖを矢印IIで示すように早めてバルブスプリングトルクを抑え、それによりカム軸トルクを低減させる。
図４は、吸気弁２の加速度特性を上記のように変化させるためにモータ制御装置３０が制御するモータ１２の回転速度(モータ速度）及び出力トルク(モータトルク）の変化を示すタイムチャートである。なお、この図では、機関回転数に拘わりなくモータ１２によりカム２１を同一方向に連続して回転駆動するものとする。
内燃機関が最高回転数で運転されている場合、モータ制御装置３０は図４に実線Ｌｔ１で示すようにモータトルクを一定値Ｔ１に固定し、モータ１２の回転速度を実線Ｌｖ１で示すように一定速度Ｖ１に固定する。速度Ｖ１はクランク軸の最高回転数の１／２に相当する基本速度でカム２１を回転させるために必要なモータ１２の回転速度に等しい。これに対して、内燃機関がアイドリング回転数で運転されている場合、モータ制御装置３０は、同図に実線Ｌｔ２で示すようにリフト開始直後及びリフト終了直前の所定区間Ｘｓ、Ｘｅにおいてモータトルクをアイドリング時の基本速度でカム２１を駆動するために必要なトルクＴ２に対して増減させ、該区間Ｘｓ、Ｘｅにおけるモータ１２の回転速度をアイドリング時の基本速度に対応した速度Ｖ２よりも上昇させる。これらの区間Ｘｓ、Ｘｅに挟まれたリフト中の中間区間ＸｍではモータトルクをＴ２に維持し、モータ速度を速度Ｖ２よりも低く設定する。その理由は、モータ１２を速度Ｖ２に固定して駆動した場合と吸気弁２のバルブ時間面積(リフト量の曲線で囲まれた範囲の面積）を一致させるためである。
内燃機関がアイドリング回転数と最高回転数との間の中間的回転数で運転されている場合にも、モータ制御装置３０は図４に実線Ｌｔ３、及びＬｖ３で示すようにリフト開始直後及びリフト終了直前の所定区間Ｘｓ、Ｘｅにてモータトルク及びモータ速度を増減させるが、その際の変動幅は機関回転数が上昇するほど小さく制御される。例えば、図４に示すようにリフト開始直後及びリフト終了直前に与えるべきモータトルクの変動幅の絶対値を△｜Ｔ｜とすれば、その値△｜Ｔ｜は図５に示すように機関回転数が増加する程に小さく設定され、最高回転数Ｎｅｍａｘに達した時点で△｜Ｔ｜＝０、すなわち加減速のない一定速度の運転状態となる。
以上のようにモータ１２のトルク及び速度を制御すれば、カム２１のプロファイルが最高回転数における慣性トルクを抑えることを優先して設計されていても、低回転域における吸気弁２の加速度特性をリフト量が比較的小さいリフト開始直後及びリフト終了直前の限られた区間Ｘｓ、Ｘｅにて最大リフト速度Ｖｍａｘが発生するように変化させ、それにより低回転域におけるバルブスプリングトルクを抑えてモータ１２に加わる負荷を低減することができる。
(第２の形態)
上述した第１の形態では、カム２１のプロファイルを高回転域における慣性トルクの低減を優先して設計しているが、本発明はその逆の態様によって実現されてもよい。その一形態を図６〜図８に示す。
この例では、まず前提として、低回転域におけるバルブスプリングトルクを抑えることを優先して、最大リフト速度Ｖｍａｘを与える最大速度カム角θｖが可能な限り早くなるようにカム２１のプロファイルを設計する。この場合、機関回転数に拘わりなくカム２１を基本速度で駆動すれば、機関回転数が上昇するほどその二乗に比例してリフト開始直後及びリフト終了直前における最大加速度Ａｍａｘが増加して高回転域における慣性トルクが著しく大きくなる。これを避けるため、機関回転数がアイドリング回転数から上昇するに従って、その回転速度の二乗に反比例してリフト開始直後及びリフト終了直前における吸気弁２の最大加速度が低下するようにモータ１２の回転速度を変化させる。それにより、図６に矢印IIIで示すように吸気弁２の最大加速度Ａｍａｘを抑えるとともに、最大速度カム角θｖを矢印IVで示すように遅らせて高回転域における慣性トルクの増加を抑える。
図７は、吸気弁２の加速度特性を上記のように変化させるためにモータ制御装置３０が制御するモータ１２の回転速度(モータ速度）及び出力トルク(モータトルク）の変化を示すタイムチャートである。この図でも、機関回転数に拘わりなくモータ１２によりカム２１を同一方向に連続して回転駆動するものとする。
モータ制御装置３０は、内燃機関がアイドリング回転数で回転している場合、図７に実線Ｌｔ４で示すようにモータトルクを一定値Ｔ４に固定し、モータ１２の回転速度を実線Ｌｖ４で示すように一定速度Ｖ４に固定する。速度Ｖ４は内燃機関がアイドリング回転数で運転されているときの基本速度でカム２１を回転させるために必要なモータ１２の回転速度に等しい。これに対して、内燃機関が最高回転数で運転されている場合、モータ制御装置３０は、同図に実線Ｌｔ５で示すようにリフト開始直後及びリフト終了直前の所定区間Ｘｓ、Ｘｅにおいて、モータトルクを最高回転数に対応した基本速度でカム２１を駆動するために必要なトルクＴ５に対して減少及び増加させ、それにより該区間Ｘｓ、Ｘｅにおけるモータ１２の回転速度を最高回転数に対応した基本速度でカム２１を駆動するために必要な速度Ｖ５よりも低下させる。これらの区間Ｘｓ、Ｘｅに挟まれたリフト中の中間区間Ｘｍにおいて、モータ制御装置３０はモータトルクをＴ５に維持し、モータ１２の回転速度を速度Ｖ５よりも高く設定する。その理由は、モータ１２を速度Ｖ５に固定して駆動した場合と吸気弁２のバルブ時間面積(リフト量の曲線で囲まれた範囲の面積）を一致させるためである。
内燃機関がアイドリング回転数と最高回転数との間の中間的回転数で運転されている場合にもモータ制御装置３０は図７に実線Ｌｔ６、及びＬｖ６で示すようにリフト開始直後及びリフト終了直前の所定区間Ｘｓ、Ｘｅにてモータトルク及びモータ速度を変化させるが、その際の変動幅は機関回転数が上昇するほど大きくなる。例えば、図７に示すようにリフト開始直後及びリフト終了直前に与えるべきモータトルクの変動幅の絶対値を△｜Ｔ｜とすれば、図８に示したようにアイドリング回転数Ｎｅｉｄでは△｜Ｔ｜＝０、すなわち加減速のない一定速度の運転状態であるが、回転数が上昇するほどトルク変動幅の絶対値｜Ｔ｜が増加して高回転数Ｎｅｍａｘにおいて最も大きくトルクが増減される。
以上のようにモータ１２のトルク及び速度を制御すれば、カム２１のプロファイルが低回転域におけるバルブスプリングトルクを抑えるよう設計されていても、高回転域における吸気弁２の最大加速度の増加を抑え、それにより慣性トルクを小さく制限してモータ１２に加わる負荷を低減することができる。
本発明は以上の実施形態に限らず種々の形態にて実施してよい。例えば、以上の実施形態では機関回転数に拘わらずモータ１２を同一方向に連続して回転させているが、本発明は、最大リフト量が得られるカム角に達する前にカム２１の回転方向を切り替える揺動駆動モードにてモータ１２を動作させる場合にも適用可能である。動弁装置１１はシリンダ１毎に分けて設けられてもよいし、複数のシリンダ１に対して一つの動弁装置１１が共用されてもよい。本発明は排気弁を駆動する動弁装置に対して適用されてもよい。ロッカーアームを使用せず、カムと吸気弁とを直接的に接触させるいわゆる直打方式の動弁装置にも本発明は適用できる。
上記の形態においては、モータトルクの変動幅の絶対値△｜Ｔ｜を図５又は図８に示したように連続的に変化させているために、内燃機関の回転数の変化に伴う吸気弁２のリフト特性の不連続な変化を抑えることができ、そのためにドライバビリティの悪化を防止できる。但し、本発明はこのような連続的な変化を与える例に限らず、モータトルクやモータ速度の変動幅を二以上の有限段数で断続的に変化させてもよい。本発明は吸気行程の開始から排気行程の終了までの間に機関出力軸としてのクランク軸が２回転する４サイクル式の内燃機関に限らず、機関出力軸が一回転する間に吸気から排気までを完了する２サイクル式の内燃機関にも適用可能である。この場合、カムの基本速度は機関出力軸の回転速度と一致する。つまり、カムを回転駆動する際の基本速度は、内燃機関の機関出力軸の回転速度を吸気行程の開始から排気行程の終了までの間の当該機関出力軸の回転数で除して得られる速度として定義されるものである。
本発明の一形態に係る動弁装置の斜視図。 図１の動弁装置の正面図。 図１の動弁装置が吸気弁に与えるリフト特性を示す図。 図１のモータ制御装置によるモータ速度及びモータトルクの制御を示すタイムチャート。 図４のモータトルク変動幅の絶対値△｜Ｔ｜と機関回転数との対応関係を示す図。 図１の動弁装置が吸気弁に与えるリフト特性の他の例を示す図。 図１のモータ制御装置によるモータ速度及びモータトルクの制御の他の例を示すタイムチャート。 図７のモータトルク変動幅の絶対値△｜Ｔ｜と機関回転数との対応関係を示す図。 揺動駆動モードにおけるカムの動作を示す図。
符号の説明
１ シリンダ
２ 吸気弁
６ バルブスプリング
１１ 動弁装置
１２ モータ（電動機）
１４ カム機構
２０ カム軸
２１ カム
２２ ロッカーアーム
３０ モータ制御装置（電動機制御手段）

Claims (10)

  1. 電動機と、該電動機の回転運動をカムにより気筒開閉用の弁の直線運動に変換するカム機構と、前記弁のリフト中の加速度特性が内燃機関の回転数に応じて変化するように前記電動機を制御する電動機制御手段を備え、
    前記電動機制御手段は、前記内燃機関の回転数が低い場合には、前記弁のリフト開始後及びリフト終了前の所定区間の前記カムの速度が該所定区間に挟まれた中間区間の前記カムの速度よりも高くなり、前記内燃機関の回転数が高い場合には前記弁のリフト中に前記カムが一定速度で回転するように前記電動機を制御することを特徴とする内燃機関の動弁装置。
  2. 前記電動機制御手段は、前記内燃機関の回転数が上昇するほど、前記所定区間と前記中間区間との間における前記カムの回転速度の変動幅が減少するように前記電動機を制御することを特徴とする請求項１に記載の動弁装置。
  3. 電動機と、該電動機の回転運動をカムにより気筒開閉用の弁の直線運動に変換するカム機構と、前記弁のリフト中の加速度特性が内燃機関の回転数に応じて変化するように前記電動機を制御する電動機制御手段を備え、
    前記電動機制御手段は、前記内燃機関の回転数が低い場合には前記リフト中に前記カムが一定速度で回転し、前記内燃機関の回転数が高い場合には前記弁のリフト開始後及びリフト終了前の所定区間の前記カムの速度が該所定区間に挟まれた中間区間の前記カムの速度よりも低くなるように前記電動機を制御することを特徴とする内燃機関の動弁装置。
  4. 前記電動機制御手段は、前記内燃機関の回転数が上昇するほど、前記所定区間と前記中間区間との間における前記カムの回転速度の変動幅が増加するように前記電動機を制御することを特徴とする請求項３に記載の動弁装置。
  5. 電動機と、該電動機の回転運動をカムにより気筒開閉用の弁の直線運動に変換するカム機構と、前記弁のリフト中の加速度特性が内燃機関の回転数に応じて変化するように前記電動機を制御する電動機制御手段を備え、
    前記電動機制御手段は、前記内燃機関が高回転域で運転される場合において前記弁のリフト開始直後及びリフト終了直前のリフト加速度が抑えられるように前記電動機の回転速度を変化させるべく前記電動機を制御することを特徴とする内燃機関の動弁装置。
  6. 前記電動機制御手段は、前記内燃機関の回転数が低い場合には、前記弁のリフト開始後及びリフト終了前の所定区間の前記カムの速度が該所定区間に挟まれた中間区間の前記カムの速度よりも高くなり、かつ前記内燃機関の回転数が高い場合は前記内燃機関の回転数が低い場合と比較して前記所定区間と前記中間区間との間における前記カムの回転速度の変動幅が減少するように前記電動機を制御することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の動弁装置。
  7. 前記カムのプロファイルは、前記内燃機関が低回転域で運転される場合における前記カムが設けられたカム軸に作用するバルブスプリングトルクを減らすべく前記弁のリフト開始直後及びリフト終了直前のリフト加速度が高くなるように設計されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関の動弁装置。
  8. 電動機と、該電動機の回転運動をカムにより気筒開閉用の弁の直線運動に変換するカム機構と、前記弁のリフト中の加速度特性が内燃機関の回転数に応じて変化するように前記電動機を制御する電動機制御手段を備え、
    前記電動機制御手段は、前記内燃機関が低回転域で運転される場合において前記弁のリフト開始直後及びリフト終了直前のリフト加速度が上昇するように前記電動機の回転速度を変化させるべく前記電動機を制御することを特徴とする内燃機関の動弁装置。
  9. 前記電動機制御手段は、前記内燃機関の回転数が高い場合には、前記弁のリフト開始後及びリフト終了前の所定区間の前記カムの速度が該所定区間に挟まれた中間区間の前記カムの速度よりも低くなり、かつ前記内燃機関の回転数が高い場合は前記内燃機関の回転数が低い場合と比較して前記所定区間と前記中間区間との間における前記カムの回転速度の変動幅が増加するように前記電動機を制御することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の動弁装置。
  10. 前記カムのプロファイルは、前記内燃機関が高回転域で運転される場合における前記カムが設けられたカム軸に作用する前記弁に同期して往復運動する動弁系部品の慣性力に伴う慣性トルクを減らすべく前記弁のリフト開始直後及びリフト終了直前のリフト加速度が抑えられるように設計されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の内燃機関の動弁装置。
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