JP4453615B2 - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、渦巻きガイドを利用して内燃機関の吸気弁又は排気弁の開閉時期を変化させるバルブタイミング変更機構を備えた内燃機関の可変動弁装置に関する。

内燃機関の運転状態に応じて吸気弁や排気弁の開閉時期（バルブタイミング）を変更するバルブタイミング機構として、例えば特許文献１には、周方向位置に応じて径方向長さが変化する渦巻きガイド（溝）を利用した機構が提案されている。この機構では、渦巻きガイドが形成された中間回転体の回転角、つまりこの渦巻きガイド内を移動する可動案内部の位置（作動量）に応じて、吸・排気弁の開閉時期に対応する組付角（制御量）が変化する。この特許文献１では、この作動量の変化に対して制御量が全域にわたって線形的に変化するように、渦巻きガイドの形状が設定されている。
特開２００３−１２０２３９号公報

例えばアイドル状態のように制御量の変化により運転性が比較的大きく変動する運転状態では、カムシャフト側から入力される変動トルクによって制御量が変化し、運転性に悪影響を与えるおそれがある。また、カムシャフト側から入力される変動トルクによって渦巻きガイドの端部やストッパに衝突して打音を生じるおそれがある。本発明は、このような課題に鑑みてなされたものである。

吸気弁又は排気弁の開閉時期を変更するバルブタイミング変更機構を備える。このバルブタイミング変更機構は、内燃機関のクランクシャフトに連動して回転する駆動回転体と、吸気弁又は排気弁を駆動するためのカムシャフトと連動して回転する従動回転体と、周方向位置に応じて径方向長さが異なる渦巻きガイドが形成され、アクチュエータによって回転方向に駆動される中間回転体と、一端が駆動回転体又は従動回転体の一方に揺動可能に支持されたリンクと、このリンクの他端に設けられ、上記駆動回転体又は従動回転体の他方に形成された径方向に延びる径方向ガイドと上記渦巻きガイドの双方に変位可能に係合する可動案内部と、を有する。そして、上記渦巻きガイドに、周方向位置の変化に対する径方向長さの変化が小さい微小変化区間を設けている。この渦巻きガイドは、少なくとも上記微小変化区間を除く範囲で、上記周方向位置の変化に対する径方向長さが線形的に変化し、かつ、上記微小変化区間を含む全ての作動範囲で、上記周方向位置の一方側への変化に応じて径方向長さが単調増加又は単調減少する。あるいは、上記微小変化区間が、上記渦巻きガイドの端部近傍を除く中間の範囲に設定されている。

径方向長さに応じて制御量が変化するので、微小変化区間では、他の区間に比して作動量の変化に対する制御量の変化（感度）が小さい。従って、例えばアイドル状態のように制御量の変化により運転性が比較的大きく変動する運転状態に対応して微小変化区間を設定することにより、カムシャフト側からの変動トルク等に起因して制御量が不用意に変動することを有効に防止し、機関運転性能を効果的に改善することができる。また、渦巻きガイドの端部近傍に微小変化区間を設定することによって、作動範囲を過度に制限することなく、カムシャフト側からの変動トルク等に起因して可動案内部が渦巻き溝の端部に突き当たり打音を生じることを有効に防止することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る可変動弁装置が適用される内燃機関６１の一例を簡略的に示すシステム図である。内燃機関６１のシリンダブロック６２には複数のシリンダ６３が形成されており、各シリンダ６３内を昇降するピストン６４の上方には燃焼室６５が画成されている。シリンダブロック６２上に固定されるシリンダヘッド６６には、吸気通路６７を開閉する吸気弁６８と、排気通路６９を開閉する排気弁７０と、燃焼室６５内の混合気を火花点火する点火プラグ７１と、が配設されている。吸気通路６７には、上流側より順に、エアクリーナ７２，吸入空気量を検出するエアフロメータ７３，吸気量を調整する電子制御式のスロットル７４，及び吸気ポート７５へ燃料を噴射する燃料噴射弁７６が配設されている。スロットル７４の開度はスロットル開度センサ７７により検出される。排気通路６９には、上流側より順に、排気の空燃比を検出するための酸素センサ７８と、排気を浄化する三元触媒等の触媒７９，８０と、排気音を消音するマフラ８１と、が設けられている。排気の一部はＥＧＲ通路８２を経由して吸気通路６７に還流され、その還流量はＥＧＲ制御バルブ８３により調整される。ＥＧＲガスの温度はＥＧＲ温度センサ８４により検出される。燃料タンク８５内には、燃料配管８６へ燃料を圧送する燃料ポンプ８７と、燃圧を所定圧に維持するプレッシャレギュレータ８８とが配設されている。また、燃料タンク８５内の蒸発燃料を処理するキャニスタ８９が設けられている。更に、吸・排気弁の開閉特性を変化させる可変動弁機構として、吸気弁６８の開閉時期に対応する変換角θを変更するバルブタイミング変更機構６０が設けられている。変換角θはクランクシャフト９２に対するカムシャフト１の位相に相当し、この変換角θが変化することによって、吸気弁の開閉時期（バルブタイミング）が変化つまり遅角・進角する。この変換角θに対応する実変換角ｔθは、カムシャフトポジションセンサ９１及びクランクシャフトポジションセンサ９３の検出信号に基づいて演算される。

機関運転状態を検出するセンサ類として、機関水温を検出する水温センサ９０，吸気カムシャフト１の回転位置を検出するカムシャフトポジションセンサ９１，クランクシャフト９２の回転位置を検出するクランクシャフトポジションセンサ９３，ノッキングの発生を検出するノックセンサ９４，アクセルペダル９５の操作（開度）を検出するアクセルポジションセンサ９６，及びバッテリ９７の電流値を検出する電流センサ９８等が設けられている。機関制御部（エンジン・コントロール・モジュール：ＥＣＭ）１００は、各種制御処理を記憶及び実行する機能を有し、上記の各種センサ等により検出される機関運転状態に基づいて、上記のスロットル７４，燃料噴射弁７６，点火プラグ７１及びＥＧＲ制御バルブ８３等の他、後述するバルブタイミング変更機構６０のアクチュエータ（操作力付与手段８）へ制御信号を出力して、スロットル開度，燃料噴射量，燃料噴射時期，点火時期，ＥＧＲ量及び上記の変換角θ等を制御する。

図２は、上記バルブタイミング変更機構６０を示す断面図であり、この機構６０の基本的な構成は特開２００３−３１４２１６号公報等に詳しく記載されているように公知である。図１及び図２を参照して、このバルブタイミング変更機構６０は、カムシャフト１と一体的に回転する従動軸部材（従動回転体）３と、クランクシャフト９２の回転に連動して回転する駆動リング（駆動回転体）５と、これら駆動リング５と従動軸部材３との相対的な回転位相に対応する上記の変換角（組付角）θを変更・操作する組付角操作機構６と、を有している。

従動軸部材３は、内燃機関６１のシリンダヘッド６６に回転自在に支持された吸気弁側のカムシャフト１の前端部（図２中左側端部）にカムボルト２によって一体に結合されている。また従動軸部材３には、カムシャフト１の前端部に突き合わされる基端部に径方向外側に張り出すフランジ壁１４が一体に形成されている。フランジ壁１４の外周部と駆動リング５の後端部との間にはシールリング３４が介装されている。なお、従動軸部材３にはオイル供給孔１３が開口形成されており、この供給孔１３を通して駆動リング５と従動軸部材３との摺動面に潤滑油が供給される。

駆動リング５は、従動軸部材３の外周に回動可能に組み付けられる内側円筒部１０ａと、チェーン（図示せず）を介してクランクシャフト９２に動力伝達可能に連繋されるタイミングスプロケット４（動力伝達部）が設けられた略円筒状の外側円筒部５ａと、内側円筒部１０ａの外周と外側円筒部５ａの内周とに一体的に接続する略円盤状・ドーナツ状の支持部１０と、を有している。支持部１０には、径方向に延びる２本の径方向スリット１１が形成され、この径方向スリット１１が後述する可動案内部１２を案内する径方向ガイドとして機能する。尚、径方向スリットは必ずしも支持部の径方向に正確に沿って形成されている必要はなく、支持部の径方向に略沿うように形成されていてもよい。

組付角操作機構６は、駆動リング５及び従動軸部材３と同軸上に配置され、アクチュエータとしての操作力付与手段８から付与される操作力によって回転駆動される中間回転体７と、駆動リング５と従動軸部材３とを連係する２本のリンク１５と、を備え、リンク１５を介して駆動リング５から従動軸部材３へ回転動力が伝達される。中間回転体７には、周方向位置に沿って径方向長さが円滑に変化する渦巻き溝２４が形成されている。各リンク１５の一端は、ピン１６によって従動軸部材３のフランジ壁１４に揺動可能に支持・連結されている。つまり各リンク１５はピン１６を中心として揺動可能である。

各リンク１５の他端には、径方向スリット１１を通して渦巻き溝２４に係合する可動案内部１２が設けられている。詳しくは、リンク１５の他端には軸方向前方側に突出するボス部１７が一体に形成されている。各ボス部１７は円筒状に形成され、支持部１０の各対応する径方向スリット１１に摺動自在に嵌入されている。各ボス部１７は、支持部１０の径方向スリット１１に係合された状態において、リンク１５を介して従動軸部材３の回転中心から離間した位置に連結されているため、各ボス部１７が外力を受けて径方向スリット１１に沿って変位すると、駆動リング５と従動軸部材３はリンク１５の作用でもって各ボス部１７の変位（作動量）に応じた方向及び角度だけ相対的に回動する。各リンク１５の先端側（他端側）のボス部１７からリンク本体部にかけては前方側（カムシャフト１と逆側）に開口する円形状の保持穴１８が設けられ、この保持穴１８に球１９を保持するためのリテーナ２０の基部と、そのリテーナ２０を前方側に付勢する付勢手段としてのコイルスプリング２１が収容されている。

従動軸部材３の支持部１０の支持位置よりも前方側には中間回転体７が軸受２３を介して回転可能に支持されている。２条の渦巻き溝２４（渦巻き状ガイド）は、支持部１０の前面に所定隙間をもって対峙する中間回転体７の後部面に、断面半円状に形成されている。各渦巻き溝２４は、周方向位置に応じて径方向長さが円滑に変化するように設定されている。そして、この中間回転体７の各渦巻き溝２４には各ボス部１７に保持された球１９が転動自在に係合されている。ここで、各リンク１５は先端側のボス部１７が支持部１０の径方向スリット１１に案内係合された状態において各球１９が渦巻き溝２４に係合しているため、中間回転体７が駆動リング５に対して相対回動することによって球１９が渦巻き溝２４に案内されて転動すると、各ボス部１７が中間回転体７の相対回動に応じた方向及び量だけ径方向スリット１１に沿って変位する。このように、支持部１０の径方向スリット１１，渦巻き溝２４を有する中間回転体７，可動案内部１２を備えるリンク１５等によって、駆動リング５に対する従動軸部材３の回転位相を変化させる組付角操作機構６が構成されている。

操作力付与手段８は、駆動リング５に一体に結合された円筒ハウジング２５と、そのハウジング２５の内周面に結合された円筒状の永久磁石ブロック２６と、中間回転体７にリテーナプレート２７を介して一体回転可能に結合された同じく円筒状のヨークブロック２８と、非回転部材であるＶＴＣカバー９内にゴム弾性体２９を介して固定設置された電磁コイルブロック３０と、を備えている。電磁コイルブロック３０に設けられる一対の電磁コイル３１ａ，３１ｂは、励磁回路やパルス分配回路等を含む駆動回路（図示せず）に接続される。上記の機関制御部１００は、クランク角、カム角、機関回転数、機関負荷等の各種の入力信号に基づいて、変換角θの目標値ｔθを演算し、この目標値ｔθに応じた制御信号、例えばデューティー比に応じたＯＮ−ＯＦＦ信号を駆動回路に出力する。

永久磁石ブロック２６は、軸方向に延出する磁極が、異磁極が円周方向に沿って交互になるように複数着磁された構成とされている。ヨークブロック２８は、透磁率の高い金属から成る複数の極歯リング（図示省略）を有し、その各極歯リングの複数の極歯が永久磁石ブロック２６の磁極面にエアギャップを介して対峙している。また、電磁コイルブロック３０は電磁コイル３１ａ，３１ｂによる磁気入出部がヨークブロック２８の各極歯リングの円環状の基部にエアギャップを介して対峙している。

この操作力付与手段８は、基本構成はステッピングモータであるが、電磁コイル３１ａ，３１ｂを励磁するＯＮ−ＯＦＦ信号のデューティー比を変化させることにより、ヨークブロック２８の各極歯の磁極が電磁コイルブロック３０と非接触状態のまま連続変化し、それにより、ヨークブロック２８と永久磁石ブロック２６の回転の如何に拘らず両者を所望通りに相対回動させることができる。

機関制御部１００から電磁コイル３１ａ，３１ｂの駆動回路に出力されるＯＮ−ＯＦＦ信号のデューティー比に応じて、電磁コイル３１ａ，３１ｂは磁界を発生し、ヨークブロック２８を中間回転体７と共に駆動リング５に対して所定方向（遅れ側または進み側）に相対回動させる。これにより、各球１９が渦巻き溝２４内を転動しつつそれに対応するボス部１７が径方向スリット１１に沿って外側に変位し、このとき各リンク１５が揺動することによって駆動リング５と従動軸部材３の組付角が変更される。この結果、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相すなわち変換角θが変更される。つまり、操作力付与手段８により中間回転体７を介して駆動される可動案内部１２の変位に応じて、吸気弁の開閉時期に対応する変換角θが連続的に変化する。

図３は作動量Ｓと変換角θとの関係を示している。作動量Ｓは、広義にはアクチュエータ８により駆動される作動体の初期位置からの変位であり、具体的には渦巻き溝２４における可動案内部１２の球１９の初期位置Ｓｍｉｎである一端２４Ａからの変位（角度）に相当する。変換角θは、広義には吸・排気弁の開閉特性に対応する制御量であって、ここでは吸気弁の開閉時期、より具体的にはクランクシャフト９２に対するカムシャフト１の回転位相、さらに具体的には駆動リング５に対する従動軸部材３の初期値である最遅角値θｍｉｎからの変換角度に相当する。従って、変換角θが小さいほど吸気弁の開閉時期が遅角し、大きいほど進角することとなる。変換角θは、可動案内部１２の中心Ｏからの径方向距離ΔＲに比例しており、径方向距離が減少するほど変換角θが増加する関係にある。

なお、可動案内部１２が渦巻き溝２４の一端２４Ａから他端２４Ｂの全長にわたって移動できるように、径方向スリット１１が可動案内部１２の移動範囲よりも余裕をもって大きく形成されている。従って、渦巻き溝２４の全長が作動量Ｓの可動範囲ΔＳａｌｌであり、渦巻き溝２４の両端２４Ａ，２４Ｂが、可動範囲ΔＳａｌｌの両端の限界位置である初期位置Ｓｍｉｎ及び最大作動位置Ｓｍａｘに相当する。これらの限界位置では、球１９が渦巻き溝２４の両端２４Ａ，２４Ｂの端面に突き当てられて、機械的に安定して係止された状態となる。機関停止時のように、電磁コイル３１ａ，３１ｂへ通電されていない状態、つまりＯＮ−ＯＦＦ信号のデューティー比が０（ゼロ）の初期状態では、カムシャフト１に作用する最小作動側への動弁反力等によって可動案内部１２が機械的に係止される最小作動位置である初期位置Ｓｍｉｎに常に保持される。

図３（Ａ）は、作動量Ｓの増加に対して変換角θが単調に増加（変化）する例を示しており、図３（Ｂ）は、作動量Ｓの増加に対して、変換角θが減少する減少領域Ａと、変換角θが増加する増加領域Ｂと、の双方が存在する例を示している。この図３（Ｂ）に示すように、渦巻き溝２４には、一端２４Ａから他端２４Ｂへ向かうに従って、径方向長さΔＲが増加する区間と、径方向長さΔＲが減少する区間とが設けられ、増加する区間が減少領域Ａに対応し、減少する区間が増加領域Ｂに対応する。このように渦巻き溝２４の形状を適切に設定することによって、作動量Ｓに応じて変換角θが一義的に変化する機構でありながら、減少領域Ａと増加領域Ｂとを合わせもつ特性を実現することができる。

図３（Ａ）のように単調増加特性の場合、初期位置Ｓｍｉｎでの変換角θが必然的に最小値θｍｉｎとなる。これに対して、減少領域Ａと増加領域Ｂの双方を併せ持つ図３（Ｂ）の例では、初期位置Ｓｍｉｎでの変換角θを、その限界値θｍｉｎ，θｍａｘを除く中間的な値θγ、つまり機関始動に適した中間的な値θγとすることができる。これにより、上述したように機関始動時に作動体を初期位置から始動用の中間位置に駆動する必要がなく、また、作動体を始動に適した中間位置に保持する中間ロック機構等を用いる必要がないので、始動応答性及び始動安定性を向上しつつ、簡素化，小型化，低コスト化等の実用上多大な効果を奏することができる。

但し、減少領域Ａと増加領域Ｂの双方が重複する変換角の範囲Δθγでは、一つの変換角θに対応する作動量Ｓつまり作動位置が２箇所あるので、実変換角ｒθに基づいてアクチュエータ８を駆動制御する場合、作動位置を誤認すると作動体が予期せぬ方向に変位するおそれがある。従って、好ましくは減少領域Ａか増加領域Ｂのいずれにあるかを判定する。この判定領域に基づいて実変換角ｒθに対応する作動量・作動位置を一義的に特定することができるため、実変換角ｒθに基づいてバルブタイミング変更機構６０の動作を良好に制御することが可能となる。領域判定手法としては、例えば実変換角ｒθや接触型センサを利用して減少領域と増加領域とが切り替わる回数を機関始動時から積算し、この積算値に基づいて判定を行うことができる。あるいは、作動量を意図的に増加させ、この作動量の増加に対する実制御量ｒθの変化の方向を判別し、この実制御量の変化の方向に基づいて判定を行うこともできる。また、センサ等を用いて作動量Ｓを直接的に検出する検知システムを設けるようにしても良い。

図４の上段は、渦巻き溝２４の初期位置Ｐ０（Ｓｍｉｎ）からの可動案内部１１の作動量（組付角）Ｓと変換角θとの関係を示す特性図で、特性Ｌ０は作動量Ｓに対して変換角θが全域にわたって線形的つまり比例して変化する比較例を示し、特性Ｌ１は本発明の第１実施例に係る特性を示し、図４の下段は、この第１実施例の渦巻き溝２４の形状を簡略的に示している。

第１実施例の渦巻きガイド２４には、後述する実施例と同様に、周方向位置（角度）の変化に対する径方向長さの変化が小さい微小変化区間ΔＰｓが設けられている。言い換えると、微小変化区間ΔＰｓでは、他の区間に比して、作動量Ｓの変化に対する変換角θの変化が小さい。なお、この微小変化区間ΔＰｓを除く区間では、周方向位置の変化に対する径方向長さが実質的に線形的に変化するように設定されている。

図５に示す第２実施例では、実線の特性Ｌ２に示すように、微小変化区間ΔＰｓを、渦巻き溝２４の最大作動側の端部Ｐ３の近傍に設定している。より具体的には、可動案内部１２が渦巻き溝２４の最大作動側の端部２４Ｂの壁面に突き当たる位置Ｐ３から所定幅の範囲αｂに微小変化区間ΔＰｓが設定されている。ここで、破線Ｌ０で示す比較例の線形渦の速度比をα、微小変化区間の速度比をβとすると、比較例に比して、実線Ｌ２で示す第２実施例では、範囲αｂに対応する制御量の偏差量をｂから（α／β）×ｂに低減することができる。この結果、制御上の変換角の範囲を、比較例のΔθＳａｌｌから所定量ΔθＳａｌｌ２拡大することができる。

図６の実線Ｌ３は第３実施例に係る特性を示している。この実施例では、微小変化区間ΔＰｓを、アイドル時に利用される最小変換角θｍｉｎの近傍に設定している。なお、アイドル時に用いられる最小変換角θｍｉｎでのバルブリフト特性を図中に示している。この第３実施例では、作動量Ｓの増加に対して変換角θが単調に増加することから、可動案内部１２が渦巻き溝２４の最小作動側の初期位置Ｐ０から所定幅の範囲αａに微小変化区間ΔＰｓが設定されることとなる。ここで、破線Ｌ０で示す比較例の線形渦の速度比をα、微小変化区間の速度比をβとすると、比較例に比して、実線Ｌ３で示す第３実施例では、範囲αａに対応する制御量の偏差量をａから（α／β）×ａに低減することができる。

図７に示す第４実施例では、初期位置Ｐ０での変換角θを機関始動に適した中間的な値θγとしており、この場合のアイドル時のバルブリフト特性を図７に示している。この第４実施例では、第３実施例と同様に、アイドル域で用いられる最小変換角θｍｉｎの近傍αａに、微小変化区間ΔＰｓを設定している。なお、アイドル時に用いられる最小変換角θｍｉｎでのバルブリフト特性を図中に示している。この第４実施例では、最小変換角θｍｉｎで機関始動を行う必要がないので、最小変換角θｍｉｎでの吸気弁の開閉時期が第３実施例よりも更に遅れ側の値に設定されている。

図８に示す第５実施例及び図９に示す参考例では、機関冷機時にＨＣ（ハイドロカーボン）の排出量を低減するために、冷機時に用いられる変換角θｃｏｌｄの近傍に、微小変化区間ΔＰｓを設けている。なお、図８の第５実施例では実線Ｌ５に示すように作動量の変化に対する制御量の変化が単調であり、図９の参考例では実線Ｌ６に示すように初期位置Ｐ０での変換角θを機関始動に適した中間的な値θγとしている。

次に、上記実施例より把握し得る特徴的な構成及びその作用効果について説明する。但し、本発明は参照符号を付した実施例の構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。一例として、上記の微小変化区間は任意の変換角に複数設定が可能であるため、上記実施例の設定を組み合わせても良く、また、車両毎の用途や使用形態等に応じて設定が可能であり、例えば４０００ｒｐｍ程度のＷＯＴ域でのトルク向上を図るために、このＷＯＴ域にあわせて微小変化区間を設定しても良い。

（１）吸気弁６８又は排気弁７０の開閉時期を変更するバルブタイミング変更機構６０を備える。このバルブタイミング変更機構６０は、内燃機関６１のクランクシャフト９２に連動して回転する駆動回転体（駆動リング）５と、吸気弁６８又は排気弁７０を駆動するためのカムシャフト１と連動して回転する従動回転体（従動軸部材）３と、周方向位置に応じて径方向長さが異なる渦巻きガイド（渦巻き溝）２４が形成され、アクチュエータ（操作力付与手段）８によって回転方向に駆動される中間回転体７と、一端が駆動回転体５又は従動回転体３の一方に揺動可能に支持されたリンク１５と、このリンク１５の他端に設けられ、上記駆動回転体５又は従動回転体３の他方に形成された径方向に延びる径方向ガイド（径方向スリット）１１と上記渦巻きガイド２４の双方に変位可能に係合する可動案内部１２と、を有する。

このような渦巻きガイド式のバルブタイミング変更機構６０では、渦巻きガイド２４の形状を適切に設定することによって、例えば初期状態での制御量を機関始動に適した中間値とすることが可能となり、作動量Ｓ（典型的には、渦巻きガイド２４に対する可動案内部１２の初期位置からの変位量）に対する制御量θの変化の特性を、単調ではない特性とすることができる。このため、初期位置での制御量を機関始動に適した中間的な値とすることができ、機関始動性を著しく改善することができる。

そして、渦巻きガイド２４に、周方向位置の変化に対する径方向長さの変化が小さい微小変化区間ΔＰｓを設けている。これにより、微小変化区間ΔＰｓでは、カムシャフト１側からの変動トルクに起因して制御量が不用意に変動することを低減することができる。

（２）渦巻きガイド２４は、典型的には、微小変化区間ΔＰｓを除き、周方向位置の変化に対する径方向長さが線形的に変化するように設定される。

（３）図５の第２実施例や図６の第３実施例では、微小変化区間ΔＰｓが渦巻きガイド２４の端部近傍に配置されている。この場合、渦巻きガイド２４の端部近傍で、作動量の変化に対する制御量の変化が小さくなり、分解能が向上するので、可動案内部１２が渦巻きガイド２４の端部に突き当たることにより打音を生じることを低減・回避することができる。また、打音防止として確保している過渡偏差量ｂ，ａを減少することができ、従って、制御可能範囲を、例えば図５の所定量Δθａｌｌ２分、拡大することができる。これにより、例えば燃焼が安定しているパーシャル領域でのオーバーラップ量を拡大して、燃費性能の向上や低速トルクの向上を図ることができる。

（４）図６の第３実施例や図７の第４実施例では、微小変化区間ΔＰｓが、アイドル域に対応して設定されている。これにより、アイドル域における制御量の不用意な変動が抑制され、ラフアイドルを低減・回避できるとともに、燃費向上を図ることができ、かつ、高回転域では出力向上を図ることもできる。

（５）冷機時のＨＣ排出量を低減するためには、適切なオーバーラップを付与することが有効であるが、このオーバーラップ量が過剰に付与されると、逆にＨＣ排出量が増加してしまう。従って、一般的には定常偏差量を見越してバルブタイミングつまり制御量を設定する。ここで、図８の第５実施例や図９の参考例のように、冷機時θｃｏｌｄに対応して微小変化区間ΔＰｓが設定されていると、冷機時における制御量の不用意な変動が抑制されるので、上記の定常偏差量を抑制し、冷機時におけるＨＣ排出量を効果的に抑制することが可能となる。

（６）上述した渦巻きガイド式のバルブタイミング変更機構６０によれば、作動量の増加に対して制御量が減少する減少領域Ａと、作動量の増加に対して制御量が増加する増加領域Ｂと、の双方を備える設定とすることが可能となる。これにより、初期位置での制御量を機関始動に適した中間的な値θγとすることが可能となり、機関始動性能を著しく向上することが可能となる。

本発明に係る内燃機関の可変動弁装置の一例を簡略的に示すシステム構成図。 本発明に係る可変動弁機構の一例としての渦巻きガイド式バルブタイミング変更機構を示す断面図。 （Ａ）が変換角が単調増加する例、（Ｂ）が減少領域と増加領域とを合わせ持つ例であり、上段が作動量と変換角の関係を示す特性図、下段が上記バルブタイミング変更機構の要部を示す構成図。 本発明の第１実施例に係る説明図で、上段が作動量と変換角の関係を示す特性図、下段が渦巻き溝の形状を簡略的に示す構成図。 本発明の第２実施例に係る作動量と変換角の関係を示す特性図。 本発明の第３実施例に係る作動量と変換角の関係を示す特性図。 本発明の第４実施例に係る作動量と変換角の関係を示す特性図。 本発明の第５実施例に係る作動量と変換角の関係を示す特性図。 参考例に係る作動量と変換角の関係を示す特性図。

１…カムシャフト
３…従動軸部材（従動回転体）
５…駆動リング（駆動回転体）
７…中間回転体
８…操作力付与手段（アクチュエータ）
１１…径方向スリット（径方向ガイド）
１２…可動案内部（作動体）
２４…渦巻き溝（渦巻きガイド）
６０…バルブタイミング変更機構（可変動弁機構）
１００…機関制御部

Claims (6)

1. 吸気弁又は排気弁の開閉時期を変更するバルブタイミング変更機構を備え、
   このバルブタイミング変更機構は、
   内燃機関のクランクシャフトに連動して回転する駆動回転体と、
   吸気弁又は排気弁を駆動するためのカムシャフトと連動して回転する従動回転体と、
   周方向位置に応じて径方向長さが異なる渦巻きガイドが形成され、アクチュエータによって回転方向に駆動される中間回転体と、
   一端が駆動回転体又は従動回転体の一方に揺動可能に支持されたリンクと、
   このリンクの他端に設けられ、上記駆動回転体又は従動回転体の他方に形成された径方向に延びる径方向ガイドと上記渦巻きガイドの双方に変位可能に係合する可動案内部と、を有し、
   上記渦巻きガイドに、周方向位置の変化に対する径方向長さの変化が小さい微小変化区間を設け、
   この渦巻きガイドは、少なくとも上記微小変化区間を除く範囲で、上記周方向位置の変化に対する径方向長さが線形的に変化し、かつ、上記微小変化区間を含む全ての作動範囲で、上記周方向位置の一方側への変化に応じて径方向長さが単調増加又は単調減少する、
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 上記微小変化区間が、渦巻きガイドの端部近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 吸気弁又は排気弁の開閉時期を変更するバルブタイミング変更機構を備え、
   このバルブタイミング変更機構は、
   内燃機関のクランクシャフトに連動して回転する駆動回転体と、
   吸気弁又は排気弁を駆動するためのカムシャフトと連動して回転する従動回転体と、
   周方向位置に応じて径方向長さが異なる渦巻きガイドが形成され、アクチュエータによって回転方向に駆動される中間回転体と、
   一端が駆動回転体又は従動回転体の一方に揺動可能に支持されたリンクと、
   このリンクの他端に設けられ、上記駆動回転体又は従動回転体の他方に形成された径方向に延びる径方向ガイドと上記渦巻きガイドの双方に変位可能に係合する可動案内部と、を有し、
   上記渦巻きガイドに、周方向位置の変化に対する径方向長さの変化が小さい微小変化区間を設け、
   この渦巻きガイドは、少なくとも上記微小変化区間を除く範囲で、上記周方向位置の変化に対する径方向長さが線形的に変化し、
   かつ、上記微小変化区間が、上記渦巻きガイドの端部近傍を除く中間の範囲に設定されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
4. 上記微小変化区間が、アイドル域に対応して設定されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の可変動弁装置。
5. 上記微小変化区間が、冷機時に対応して設定されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の可変動弁装置。
6. 上記周方向位置に応じた作動量の増加に対して、上記径方向長さに応じた制御量が減少する減少領域と、上記作動量の増加に対して制御量が増加する増加領域と、が設けられることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。

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