JP4888266B2 - 内燃機関の可変動弁システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の複数の気筒におけるバルブの開閉弁特性を機械的に変更可能とする可変動弁システムに関する。

従来より、内燃機関の運転状況に応じてバルブのリフト量やバルブタイミングを機械的に変更する可変動弁装置が知られている。

たとえばこれに関連する従来技術の一例においては、駆動カムの回転運動を中間ローラを介して揺動部材に伝達し、揺動部材を揺動させる。また、揺動部材における中間ローラとの接触面と反対側の面はロッカアームに当接させる。そして、上記の駆動カムの回転運動に連動する揺動部材の揺動運動によってロッカアームを駆動させ、このロッカアームでバルブのシャフトを押圧することによってバルブを開閉させる。また、駆動カムのカム軸と平行に設けられた制御軸を回転させることにより、中間ローラの揺動部材に対する接触位置を変更可能とする。

そして、この例では、揺動部材における中間ローラとの接触位置に基づいて、揺動部材の傾き及び、駆動カムの回転運動に連動する揺動部材の揺動角度幅を制御することができる。また、中間ローラとカム軸との接触位置に基づいて、駆動カムの回転運動に連動する揺動部材の揺動時期を制御することができる。さらに、揺動部材とロッカアームとの接触位置に基づいて、揺動部材の揺動に連動するロッカアームの作動量を制御することができる。すなわち、上記の例では、制御軸の回転角を制御することで、バルブの開閉弁特性（具体的にはリフト量、作用角及び開閉弁時期の少なくとも一つ）を変化させることができるようになっている（例えば、特許文献１参照。）（以下、この可変動弁装置を「連続可変動弁装置」という。）。

また、上記の連続可変動弁装置においては、例えば一つの気筒に二つの吸気バルブを有する内燃機関で、二つの吸気バルブのうち片方のバルブの開閉弁特性のみを変化させ、もう片方の吸気バルブの開閉弁特性は固定とする場合がある。こうすることで、当該気筒における二つの吸気バルブの開閉弁特性を異ならせ、該気筒内にスワール流を生じさせることができる。

このような装置においては、カム軸の作動によって一定の揺動を繰り返す固定アームを別途設け、この固定アームと揺動部材との間を連結用のピンを油圧で移動させることで、固定アームと揺動部材の連結と分離とを切換可能なようにした切換機構が設けられている場合がある。この切換機構によって固定アームと揺動部材とが連結されている場合には、連続可変動弁装置における開閉弁特性は固定となり、固定アームと揺動部材とが分離されている場合には、連続可変動弁装置における開閉弁特性は可変の状態となった。

そして、この切換機構における連結用のピンを移動させるための油圧を制御するために、可変動弁システムにおいて油圧制御弁を設ける場合があった。この場合、一般的には油圧制御弁と内燃機関の全部の気筒における切換機構とを油路で接続し、油圧制御弁による油圧の制御で全ての気筒に対応する切換機構を作動させるようにしていた。

ところで一般的には、クランク軸の回転がチェーン等によってカム軸に伝達される際に、カム軸とクランク軸の回転位相を制御することによりバルブの開閉弁時期の制御を可能とした可変動弁機構をカム軸の一端に有する可変動弁システムも知られている。このよう
な可変動弁システムにおいては、前述の油圧制御弁は、可変動弁機構が設けられたカム軸の一端付近に設けられることが多かった（例えば、特許文献２参照。）。

しかし、上記の連続可変動弁装置において同様の油圧制御弁の配置を採用した場合、油圧制御弁と各気筒における切換機構との間の油路長さが気筒毎に異なることとなり、油圧制御弁で切換機構を制御する際の応答性が気筒毎にばらついてしまう場合があった。
特開２００６−０７０７３８号公報 特開平１１−２８０４３０号公報

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、複数の気筒と、各気筒におけるバルブの開閉弁特性を可変とする連続可変動弁装置と、各気筒におけるバルブに対して、連続可変動弁機構により当該バルブの開閉弁特性を可変とするか開閉弁特性を固定とするかを切換える切換機構と、この切換機構を油圧によって制御する油圧制御弁装置とを備える内燃機関の可変動弁システムを対象としている。そして、本発明の目的は、各気筒における切換機構の応答性のばらつきを抑制し、内燃機関全体におけるバルブの開閉弁特性をより正確に制御可能となる技術を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、気筒の数と同数の連続可変動弁装置及び切換機構を備えた可変動弁システムに関する。また、本発明においては切換機構に油圧を作用させる油圧制御弁装置からは、油圧を切換機構に伝達する伝達油路が延びており、各気筒に近接したカムジャーナルを経由して切換機構と接続されている。そして、油圧制御弁装置からカムジャーナルまでの伝達油路の長さが、油圧制御弁装置のカム軸方向両側において同等となるように、油圧制御弁装置を配置することを最大の特徴とする。

より詳しくは、内燃機関における複数の気筒の並び方向に平行に設けられたカム軸による吸気バルブの開閉弁特性を機械的に変化させる可変動弁装置を複数の気筒の各々に対して備えた内燃機関の可変動弁システムであって、
前記可変動弁装置は、
前記カム軸と平行に設けられ、回転角度を変更可能な制御軸と、
前記制御軸に回転可能に取り付けられて前記制御軸を中心として揺動する揺動部材と、
前記揺動部材に形成され、前記吸気バルブを支持するバルブ支持部材に接触して前記吸気バルブをリフト方向に押圧する揺動カム面と、
前記カム軸に設けられた駆動カムと対向して前記揺動部材に形成されたスライド面と、
前記駆動カムと前記揺動部材との間に配置され、前記駆動カムと前記スライド面の双方に接触する中間ローラと、
前記制御軸の回転に連動して前記スライド面上での前記中間ローラの位置を変化させる中間ローラ制御機構と、を有し、前記スライド面上での前記中間ローラの位置を変化させることで前記吸気バルブのリフト量、作用角及び開閉弁時期の少なくとも一つを制御可能な連続可変動弁装置であり、
前記内燃機関の各気筒には、吸気バルブが二つずつ備えられており、
前記各気筒における二つの吸気バルブの片側について前記連続可変動弁装置によるリフト量、作用角及び開閉弁時期の制御を作用させるとともに片側の吸気バルブについてはリフト量、作用角及び開閉弁時期を固定とする片側可変モードと、前記各気筒における二つの吸気バルブの両方についてリフト量、作用角及び開閉弁時期を固定とする両側固定モードと、を油圧によって切換え可能であって、前記各気筒に対して設けられた切換機構と、
前記切換機構に油圧を作用させる油圧制御弁装置と、
前記油圧制御弁装置と前記切換機構とを、前記各気筒の近傍に設けられたカムジャーナ
ルの内部を通過して連通し、前記油圧制御弁装置による油圧を前記切換機構に伝達する伝達油路と、をさらに備え、
前記油圧制御弁装置は、該油圧制御弁装置から前記カムジャーナルに達するまでの前記伝達油路の長さが、該油圧制御弁装置におけるカム軸の軸方向の両側で同等となるように配置されたことを特徴とする。

ここで、本発明に係る可変動弁システムは、気筒毎に、連続可変動弁装置と切換機構とを備えていることを前提としている。そして切換機構を制御するために、油圧制御弁装置と、この油圧制御弁装置と各気筒における切換機構とを連通する伝達油路が設けられている。

この伝達油路は、内燃機関の動弁装置付近の構造上、油圧制御弁装置から各気筒に近接して設けられたカムジャーナル内を通過して切換機構に接続されている。ここで、各気筒の近傍において、カムジャーナルから切換機構までの伝達油路の長さは同等にされているが、油圧制御弁装置の位置によっては、油圧制御弁装置からカムジャーナルまでの伝達油路の長さが各気筒毎に異なってしまう場合があった。そうすると、油圧制御弁装置における油圧の制御に対する応答性が各切換機構で異なるおそれがあった。

そうすると、各気筒における吸気バルブの開閉弁特性がばらつき、内燃機関の運転性能が低下してしまうおそれがあった。

そこで、本発明においては、上記のような可変動弁システムにおいて、油圧制御弁装置を、該油圧制御弁装置から前記カムジャーナルに達するまでの前記伝達油路の長さが、該油圧制御弁装置におけるカム軸の軸方向の両側で同等となるように配置することとした。そうすれば、各気筒における吸気バルブの開閉弁特性のばらつきを可及的に抑制することができ、内燃機関全体におけるバルブの開閉弁特性をより正確に制御可能となる。その結果、当該ばらつきに起因する内燃機関の運転性能の低下を抑制することができる。

また、本発明においては、例えば、前記カムジャーナルを、前記カム軸の軸方向において略等間隔に配置されるようにし、前記油圧制御弁装置は、前記カム軸の軸方向において、前記伝達油路が通過するカムジャーナルの並びの略中央に配置されるようにしてもよい。そうすれば、油圧制御弁装置のカム軸の軸方向の両側において、各伝達油路が通過するカムジャーナルと油圧制御弁装置との間の距離を均等に配分することができ、伝達油路の長さを均等に配分することが可能となる。

より具体的には、例えば、内燃機関が＃１気筒から＃４気筒までの四つの気筒を有する４気筒内燃機関である場合には、前記油圧制御弁装置は、前記カム軸の軸方向において、＃２気筒に対して設けられた切換機構に油圧を伝達する伝達油路が通過するカムジャーナルと、＃３気筒に対して設けられた切換機構に油圧を伝達する伝達油路が通過するカムジャーナルとの間の部分に設けられ、さらに、該部分に設けられた二つの駆動カムの間に配置されるようにしてもよい。

そうすれば、＃１気筒〜＃４気筒の４つの気筒における切換機構への伝達油路が通過する４つのカムジャーナルのうち、中央の２つのカムジャーナルの間の部分に油圧制御弁装置を配置することができる。そうすると、より確実に、油圧制御弁装置の両側における伝達油路の長さを均等に配分することができる。また、一般に、カムジャーナルの高さは、カム軸自体の高さより高くなっているのに対し、本発明によれば、油圧制御弁装置を、カムジャーナル同士の間の低くなった部分に配置することが可能となる。これにより可変動弁システム全体の高さを低く抑えることができる。さらに、油圧制御弁装置を当該部分に設けられている二つの駆動カムの間に配置することにより、駆動カムのカム山と油圧制御
弁装置との機械的な干渉を回避する必要がなくなり、油圧制御弁装置を、さらに低い部分に配置することが可能となる。

また、本発明においては、前記カムジャーナルは、前記カム軸の軸方向において略等間隔に配置され、
前記油圧制御弁装置は、前記カムジャーナルの並びのうちの隣り合う二つに対して一つ設けられるとともに、前記カム軸の軸方向において前記隣り合う二つのカムジャーナルの略中央に配置されるようにしてもよい。

すなわち、伝達油路が通過するカムジャーナルを隣り合う二つずつの組に分け、各組における二つのカムジャーナルの中央に、油圧制御弁装置を配置することとした。そうすれば、各組を構成する二つのカムジャーナルについては、油圧制御弁装置からカムジャーナルまでの伝達油路の長さを全く同等にすることができる。そして、全てのカムジャーナルの組における二つのカムジャーナル同士の距離は同等であることから、全ての油圧制御弁装置とカムジャーナルまでの伝達油路の長さを全く同等にすることが可能となる。これによれば、より確実に各気筒における切換機構の応答性のばらつきを抑制することができる。従って各気筒における吸気バルブの開閉弁特性の応答性をより確実に均一化することができ、より確実に、内燃機関の運転性能の悪化を抑制することができる。

より具体的には、前記内燃機関は＃１気筒から＃４気筒までの四つの気筒を有する４気筒内燃機関であり、前記油圧制御弁装置は、前記カム軸の軸方向において、＃１気筒に対して設けられた切換機構に油圧を伝達する伝達油路が通過するカムジャーナルと＃２気筒に対して設けられた切換機構に油圧を伝達する伝達油路が通過するカムジャーナルとの間の部分及び、＃３気筒に対して設けられた切換機構に油圧を伝達する伝達油路が通過するカムジャーナルと＃４気筒に対して設けられた切換機構に油圧を伝達する伝達油路が通過するカムジャーナルとの間の部分の２つの部分に設けられ、該二つの部分にそれぞれ設けられた各二つの駆動カムの間に配置されるようにしてもよい。

そうすれば、さらに確実に各気筒における切換機構の応答性のばらつきを抑制することができる。従って各気筒における吸気バルブの開閉弁特性の応答性をさらに確実に均一化することができる。

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。

本発明にあっては、複数の気筒のそれぞれに連続可変動弁装置と切換機構を有する内燃機関において、各気筒における切換機構の応答性のばらつきを抑制し、内燃機関全体における吸気バルブの開閉弁特性をより正確に制御することが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。

まず、本発明の前提となる連続可変動弁装置の概略構成について説明する。図１は、本発明における連続可変動弁装置１０を示す図である。図１において、連続可変動弁装置１０はロッカアーム方式の機械式動弁機構を有しており、吸気バルブ２０を対象として設けられている。連続可変動弁装置１０においては、カム軸１２の回転運動がカム軸１２に設けられた駆動カム１２ａによってバルブ支持部材としてのロッカアーム１４の揺動運動に
変換され、ロッカアーム１４に支持される吸気バルブ２０の上下方向へのリフト運動に変換される。駆動カム１２ａの外周の一部は、カム軸１２の中心からの距離が一定となるように形成されている。一方、駆動カム１２ａの外周の他の一部は、カム軸１２の中心からの距離が次第に大きくなり、頂部を越えた後に次第に小さくなるように形成されており、カム部１２ｂを形成している。

連続可変動弁装置１０では、駆動カム１２ａのカム部１２ｂによって直接、ロッカアーム１４を駆動するのではなく、駆動カム１２ａとロッカアーム１４との間に連続可変機構３０を介在させている。連続可変機構３０は、駆動カム１２ａの回転運動とロッカアーム１４の揺動運動との連動状態を連続的に変化させることができる機構である。本実施例における連続可変動弁装置１０では、この連続可変機構３０を制御することによりロッカアーム１４の作動量や作動タイミングを変化させて、吸気バルブ２０のリフト量や作用角、開閉弁時期を連続的に変更できるようになっている。

連続可変機構３０は、以下に説明するように、制御軸３２、制御板３３、制御アーム３４、揺動カム３５、中間ローラ３６によって構成される。制御軸３２はカム軸１２に平行に配置されている。制御軸３２の回転角度は図示しないモータなどのアクチュエータによって制御することができる。

制御板３３は制御軸３２に一体的に固定されている。また、制御板３３の一部は制御軸３２の半径方向に突出する突出部３３ａを形成している。その突出部３３ａに制御アーム３４が回動可能に取り付けられている。また、制御アーム３４の先端部には、中間ローラ３６が設けられている。この中間ローラ３６には、駆動カム１２ａに直接接触して回転する第１中間ローラ３６ａと揺動カム３５における後述のスライド面３５０と直接接触して回転する第２中間ローラ３６ｂが独立に設けられている。

揺動カム３５は、制御軸３２に回転可能に取り付けられ、その先端側が駆動カム１２ａの回転方向の上流側となるように配置されている。揺動カム３５における中間ローラ３６側には、第２中間ローラ３６ｂが上を回転移動するスライド面３５０が形成されている。このスライド面３５０は駆動カム１２ａ側に緩やかに湾曲するとともに、揺動の中心である制御軸３２の中心から遠くなるほど駆動カム１２ａの基礎円との距離が大きくなるように形成されている。

揺動カム３５のスライド面３５０と逆側には、ロッカアーム当接面３５１が形成されている。また、このロッカアーム当接面３５１に対向して、ロッカアーム１４が配置されている。ロッカアーム１４の中間部にはロッカローラ１４ａが回転自在に取り付けられている。ロッカアーム１４の一端には吸気バルブ２０の後端部が取り付けられ、ロッカアーム１４の他端は油圧ラッシャアジャスタ３８によって回動自在に支持されている。

また、揺動カム３５は、図示しない付勢バネによって図１中、反時計周りに回転する方向に付勢されている。この付勢力によって揺動カム３５は第２中間ローラ３６ｂに当接し、さらに、第２中間ローラ３６ｂと同軸一体の第１中間ローラ３６ａを駆動カム１２ａに当接させている。これにより、第１中間ローラ３６ａ及び第２中間ローラ３６ｂが、スライド面３５０と駆動カム１２ａとに両側から挟み込まれて中間ローラ３６が位置決めされている。

また、吸気バルブ２０は図示しないバルブスプリングによって、閉方向、すなわち、ロッカアーム１４を押し上げる方向に付勢されており、この付勢力と油圧ラッシャアジャスタ３８によってロッカローラ１４ａは揺動カム３５のロッカアーム当接面３５１に押し当てられている。

この構成においては、カム軸１２が回転すると駆動カム１２ａのカム部１２ｂが第１中間ローラ３６ａに当接する。これによって中間ローラ３６は揺動カム３５側に周期的に押し下げられる。そうすると、第２中間ローラ３６ｂが揺動カム３５のスライド面３５０を周期的に押し下げ、これによって揺動カム３５が揺動する。さらに、揺動カム３５のロッカアーム当接面３５１がロッカアーム１４のロッカローラ１４ａを周期的に押し下げる。

なお、ここで、ロッカアーム当接面３５１はプロフィールの異なる非作用面３５１ａと作用面３５１ｂから構成されている。そのうち非作用面３５１ａは制御軸３２の中心を中心とした円弧形状を有しており、制御軸３２の中心からの距離が一定となるように形成されている。一方、作用面３５１ｂはロッカアーム当接面３５１における揺動カム３５の先端側の領域に設けられ、非作用面３５１ｂに滑らかに連続するように接続されるとともに、揺動カム３５の先端に向けて制御軸３２の中心からの距離が次第に大きくなるよう形成されている。

従って、カム軸１２が回転すると、揺動カム３５が制御軸３２を中心にして揺動することで、ロッカローラ１４ａのロッカアーム当接面３５１上での接触位置が変化する。ロッカローラ１４ａが非作用面３５１ａに接触している場合には、非作用面３５１ａは制御軸３２の中心からの距離が一定であるので、その接触位置にかかわらずロッカローラ１４ａの空間内での位置は変化しない。従って、ロッカアーム１４は揺動することがなく、吸気バルブ２０は一定位置に保持される。なお、連続可変動弁装置１０では、ロッカローラ１４ａが非作用面３５１ａに接触しているとき、吸気バルブ２０が閉弁状態になるように各部位の位置関係が調整されている。

また、ロッカローラ１４ａのロッカローラ当接面３５１上での接触位置が非作用面３５１ａから作用面３５１ｂに切り換わると、ロッカアーム１４は作用面３５１ｂの制御軸３２の中心からの距離に応じて押し下げられ、油圧ラッシャアジャスタ３８による支持点を中心に反時計回り方向へ揺動する。これにより、吸気バルブ２０はロッカアーム１４によって押し下げられ、開弁する。なお、上記において揺動カム３５は揺動部材に相当する。ロッカアーム当接面は揺動カム面に相当する。また、連続可変機構３０は中間ローラ制御機構に相当する。

次に、連続可変動弁装置１０における吸気バルブ２０のリフト量及び作用角の変更動作について説明する。ここで、吸気バルブ２０のリフト量及び作用角を変更する場合、制御軸３２を図１中反時計回りに回転駆動し制御板３３を回転駆動する。そうすると突出部３３ａが制御軸３２の周囲を反時計回りに円弧状に移動する。この際、中間ローラ３６は、制御アーム３４によって突出部３３ａから一定距離に保持されているため、制御軸３２の回転に伴う突出部３３ａの移動に伴い、第２中間ローラ３６ｂはスライド面３５０に沿って制御軸３２から遠ざかる方向に移動する。同時に、第１中間ローラ３６ａは駆動カム１２ａに沿ってその回転方向の上流側に移動する。

第２中間ローラ３６ｂが制御軸３２から遠ざかる方向に移動することで、揺動カム３５の揺動中心である制御軸３２の中心から第２中間ローラ３６ｂのスライド面３５０上での接触位置までの距離が長くなり、揺動カム３５の揺動角は減少する。揺動カム３５の揺動角は揺動中心である制御軸３２の中心から第２中間ローラ３６ｂのスライド面３５０上での接触位置までの距離（加振点）までの距離に反比例するからである。

図１から分かるように、駆動カム１２ａのカム部１２ｂの頂部が第１中間ローラ３６ａに当接しているときに揺動カム３５の触れは最大となる。そして、その時点における第２中間ローラ３６ｂのスライド面３５０上での接触位置によって吸気バルブ２０のリフト量
、作用角及び開閉弁時期が決まる。

図２は、駆動カム１２ａ、揺動カム３５及び中間ローラ３６の作動によって吸気バルブ２０のリフト量、作用角及び開閉弁時期が決定される作用についてより詳しく説明するための図である。図２においては、図１で説明した連続可変動弁装置１０のうち、説明に必要な構成のみを抜き出して記載している。また、ここでは簡単のため、第１中間ローラ３６ａと第２中間ローラ３６ｂとは同一の円として記載している。

図２において、制御軸３２が反時計回りに回転すると中間ローラ３６は駆動カム１２ａの基礎円に沿って位置Ａから位置Ｃまで移動する。そうすると、駆動カム１２ａのカム部１２ｂが中間ローラ３６に作用する時期が進角側にβだけ変化する。その結果、吸気バルブ２０の開弁時期が進角側に変化する。

一方、中間ローラ３６が駆動カム１２ａの基礎円に沿って位置Ａから位置Ｃまで移動すると、揺動カム３５は相対的にαだけ反時計回りに回転する。これにより、ロッカローラ１４ａがロッカアーム当接面３５１における非動作面３５１ａに接触している非作用角θがαだけ増加する。このことによる効果と、中間ローラ３６が制御軸３２の中心から遠ざかることによる揺動カム３５の揺動角が減少する効果とにより、この場合には、吸気バルブ２０の作用角とリフト量が減少する。また、吸気バルブ２０の作用角とリフト量が減少する結果として、吸気バルブ２０の開弁時期が遅角側に変化する。

すなわち、中間ローラ３６が駆動カム１２ａの基礎円に沿って位置Ａから位置Ｃまで移動すると、吸気バルブ２０の作用角とリフト量が減少するとともに、この結果として吸気バルブ２０の開弁時期が遅角側に変化する現象と、駆動カム１２ａのカム部１２ｂが中間ローラ３６に作用する時期が進角側に変化するとともに、この結果として吸気バルブ２０の開弁時期が進角側に変化する現象とが生じることになる。これらの現象が組み合わされた結果として、中間ローラ３６のスライド面３５０上での接触位置によって吸気バルブ２０のリフト量、作用角及び開閉弁時期が決定される。

次に、図３を用いて、本実施例における切換機構５０について説明する。本実施例では、吸気バルブを気筒毎に各二個ずつ備えている内燃機関の各気筒に対して連続可変動弁装置１０を適用しており、二個の吸気バルブ２０、６０のうち片側の吸気バルブ２０のみに連続可変動弁装置１０が作用し、片側の吸気バルブ６０には作用しないようにすることを可能としている。

図３は、本実施例における連続可変動弁装置１０及び切換機構５０をカム軸１２及び制御軸３２に対して垂直の方向から見た図である。本実施例におけるカム軸１２には、実施例１で説明した駆動カム１２ａと同等のカムプロフィールを有する第２駆動カム５２ａが備えられている。この第２駆動カム５２ａには、駆動カム１２ａにおけるカム部１２ｂと同様の第２カム部５２ｂが設けられている。

また、制御軸３２には、揺動カム３５の他に第２揺動カム５５が設けられている。この第２揺動カム５５は、制御軸３２に対して回転可能に支持されている。また、第２揺動カム５５は制御軸３２の軸方向において、カム軸１２が回転した場合に第２駆動カム５２ａにおける第２カム部５２ｂが当接可能な位置に設けられている。

第２揺動カム５５は、第２駆動カム５２ａと当接する部分に第２揺動カムローラ５５ｂを有しており、第２駆動カム５２ａと第２揺動カム５５が当接する際の摩擦力による効率低下を抑制している。

また、第２揺動カム５５が揺動運動をした場合に、第２揺動カム５５と当接可能な位置に第２ロッカアーム５４が設けられている。また、この第２ロッカアーム５４において第２揺動カム５５と当接する部分には、第２ロッカローラ５４ａが設けられている。従って、カム軸１２が回転して第２駆動カム５２ａの第２カム部５２ｂが第２揺動カム５５に作用し、第２揺動カム５５が揺動運動した場合には、その揺動運動は、第２ロッカローラ５４ａを介して第２ロッカアーム５４に伝達される。また、第２ロッカアーム５４の揺動端と当接可能な位置には、第２吸気バルブ６０の後端部が配置されており、第２ロッカアーム５４の揺動運動によって第２吸気バルブ６０が開閉運動するようになっている。

なお、第２揺動カム５５における第２ロッカローラ５４ａと対向する側の面には、第２揺動カム５５が揺動運動した際の、第２吸気バルブ６０のリフト量、作用角、開閉弁時期を決定する第２ロッカアーム当接面（不図示）が形成されている。この第２ロッカアーム当接面の形状は、第２吸気バルブ６０のリフト量、作用角、開閉弁時期が、連続可変動弁装置１０において中間ローラ３６が作動可能範囲の中で最も制御軸３２に近い位置に移動した状態における吸気バルブ２０のリフト量、作用角、開閉弁時期と同等になるように決定されている。

すなわち、第２揺動カム５５の揺動運動による第２吸気バルブ６０のリフト量及び作用角は、連続可変動弁装置１０によって吸気バルブ２０のリフト量及び作用角が最大となるように制御された状態と同等の状態で固定されている。

また、本実施例における揺動カム３５及び第２揺動カム５５には、それぞれピン孔３５ａ及び第２ピン孔５５ａが設けられている。また、ピン孔３５ａ及び第２ピン孔５５ａの内部には、ピン孔３５ａ及び第２ピン孔５５ａの内部を油圧によって制御軸３２の軸方向に移動させることが可能な固定ピン５６が設けられている。

そして、ピン孔３５ａと第２ピン孔５５ａの両方に係るように固定ピン５６に作用する油圧を制御することで、揺動カム３５と第２揺動カム５５とを一体として揺動運動させることができる。この場合には、吸気バルブ２０及び第２吸気バルブ６０の両方が、第２吸気バルブ６０の固定されたリフト量、作用角、開閉弁時期に従って開閉することとなる。

また、固定ピン５６が第２ピン孔５５ａのみの中に収納されるように固定ピン５６に作用する油圧を制御することで、揺動カム３５と第２揺動カム５５とを独立に揺動運動させることができる。この場合、吸気バルブ２０は、中間ローラ３６のスライド面３５０上の位置に応じたリフト量、作用角、開閉弁時期で開閉し、第２吸気バルブ６０は、上述の固定されたリフト量、作用角、開閉弁時期で開閉する。

このように、本実施例では、切換機構５０によって、各気筒における２つの吸気バルブ２０と第２吸気バルブ６０のリフト量、作用角、開閉弁時期を固定する両側固定モードと、吸気バルブ２０のリフト量、作用角、開閉弁時期を可変とする片側可変モードとを切換える。そして、片側可変モードに切換えて、吸気バルブ２０のリフト量、作用角、開閉弁時期を第２吸気バルブ６０とは独立に適宜制御することで、気筒内にスワールを発生させ、さらにスワールの強度を制御することが可能になっている。

なお、上記の切換機構５０において、固定ピン５６に作用する油圧は油圧制御弁８０（以下、ＯＣＶ（Oil Control Valve）８０）によって制御されている。図４には、本実施
例に係る可変動弁システムに用いるＯＣＶ８０の概略構成を示す。ＯＣＶ８０は、コイル８１及びプランジャ８２を有する電磁ソレノイド８３と、一端部が上記プランジャ８２に連結される一方、他端部がスプリング８４により押圧されるスプール８５と、該スプール８５を収容するケーシング８６とを備え、図示しないコントロールユニットからの出力信
号を印加された電磁ソレノイド８３により上記スプール８５の位置が高精度にデューティ制御されて、供給される作動油の流量及び方向を制御するものである。尚、図４において、８６ａは、ケーシング８６に形成され、供給される圧油を受け入れる供給ポート、８６ｂは切換機構５０側に接続されて作動油を給排する一対のアクチュエータポートであり、さらに、８６ｃは切換機構５０側から戻ってきた戻り油を排出するドレンポートである。

次に、上述した連続可変動弁装置１０を、４気筒内燃機関の各気筒に対して設けた場合の、従来の可変動弁システム１００の全体構成について図７を用いて説明する。図７（ａ）は、従来の可変動弁システム１００の平面図、図７（ｂ）は従来の可変動弁システム１００の正面図である。図７（ａ）においては、排気バルブ側のカム軸１１２と吸気バルブ側のカム軸１２の二本のカム軸が略平行に設けられている。また、吸気バルブ側のカム軸１２の近傍には、カム軸１２と並行に制御軸３２が設けられており、＃１〜＃４までの各気筒に対して図１で説明した連続可変動弁装置１０及び図３で説明した切換機構５０が設けられている（図７では不図示）。

すなわち、図７に示す従来の可変動弁システム１００では、吸気バルブ側にのみ、連続可変動弁装置１０及び切換機構５０を備え、各気筒においてスワールの制御が可能なようになっている。また、可変動弁システム１００には、吸気バルブ側のカム軸１２と制御軸３２とを回転可能に軸支するカムキャップ２ａ〜２ｅが、＃１〜＃４までの各気筒と交互に並ぶように設けられている。

また、可変動弁システム１００においては、＃１〜＃４までの各気筒に対して設けられた切換機構５０を駆動するためのＯＣＶ８０が設けられている。このＯＣＶ８０には切換用油路３が接続されている。この切換用油路３におけるＯＣＶ８０への接続部と反対側は、各カムキャップ２ａ〜２ｄを通過した後に、各気筒に対して設けられた切換機構５０に接続されている。

ここで、従来の可変動弁システム１００においては、一般的に、ＯＣＶ８０はカム軸１２の端部であって、例えば♯１気筒に近接したカムキャップ２ａに重なるように設けられていた。これは、所謂ＶＶＴ−ｉなど、カム軸の一端に設けられクランク軸の回転がチェーン等によって伝達されるとともに、カム軸とクランク軸の回転位相を制御可能な可変動弁装置を有する可変動弁システムと同様の配置である。

しかし、連続可変動弁機構１０及び切換機構５０を有する可変動弁システム１００において、ＯＣＶ８０を＃１気筒に近接したカムキャップ２ａと重なるように設けた場合には、ＯＣＶ８０から＃１〜＃４の各カムキャップ２ａ〜２ｄまでの切換用油路３の長さのばらつきが大きくなり、各切換機構５０によるモード切換の応答性に各気筒間で差が生じる場合があった。そうすると、内燃機関の運転性能を最適に維持することが困難となる場合があった。また、この配置では、ＯＣＶ８０を図７（ｂ）中、カムキャップ２ａの上部に配置することとなるので、システム全体の高さが高くなってしまう場合があった。

これに対し、本発明が適用された可変動弁システム１の概略構成について図５を用いて説明する。可変動弁システム１においては、ＯＣＶ８０は、＃２気筒に近接したカムキャップ２ｂと、＃３気筒に近接したカムキャップ２ｃとの間の中央部であって、♯２気筒における駆動カム１２ａと第２駆動カム５２ａの間の部分に配置されている。そうすることにより、ＯＣＶ８０から各カムキャップ２ａ〜２ｄまでの切換用油路３の長さを、ＯＣＶ８０の水平方向の両側に対して均等に配分することができる。

より具体的には図５（ｂ）に示すように、ＯＣＶ８０には、カムキャップ２ａを経由して♯１気筒に対して設けられた切換機構５０に接続される切換用油路３ａと、カムキャッ
プ２ｂを経由して＃２気筒に対して設けられた切換機構５０に接続される切換用油路３ｂ、カムキャップ２ｃを経由して♯３気筒に対して設けられた切換機構５０に接続される切換用油路３ｃ、カムキャップ２ｄを経由して＃２気筒に対して設けられた切換機構５０に接続される切換用油路３ｄが接続されている。そして、ＯＣＶ８０からカムキャップ２ａまでの切換用油路３ａの長さと、ＯＣＶ８０からカムキャップ２ｄまでの切換用油路３ｄの長さとを同等にすることができ、ＯＣＶ８０からカムキャップ２ｂまでの切換用油路３ｂの長さと、ＯＣＶ８０からカムキャップ２ｃまでの切換用油路３ｃの長さとを同等にすることができる。

これによれば、＃１〜＃４までの各気筒に対して設けられた切換機構５０の応答性のばらつきを抑制することができる。従って、内燃機関全体における吸気バルブの開閉弁特性をより正確に制御可能となる。その結果、切換機構５０の応答性のばらつきに起因する内燃機関の運転性能の低下を抑制することができる。また、ＯＣＶ８０を、カムキャップ２ａと鉛直方向に重ならないように配置することができるので、ＯＣＶ８０の位置を低くすることができ、システム全体の高さを抑えることができる。

なお、本実施例においてＯＣＶ８０は油圧制御弁装置に相当し、切換用油路３ａ〜３ｄは伝達油路に相当する。また、カムキャップ２ａ〜２ｅはカムジャーナルを構成する。

次に、連続可変動弁装置１０及び切換機構５０を備えた可変動弁システムにおける、ＯＣＶ８０の配置の別の例について説明する。本実施例において、ＯＣＶ８０の数及び位置以外の構成については、図１〜図５に示した実施例１と同等であるので、同じ符号を付して説明は省略する。

図６には、本実施例における可変動弁システム５の概略構成を示す。図６（ａ）は、可変動弁システム５についての平面図、図６（ｂ）は、可変動弁システム５についての正面図である。

可変動弁システム５においては、ＯＣＶ８０ａ及びＯＣＶ８０ｂの２つのＯＣＶが備えられている。ＯＣＶ８０ａは、＃１気筒に近接したカムキャップ２ａと＃２気筒に近接したカムキャップ２ｂとの間の中央部であって、♯２気筒における駆動カム１２ａと第２駆動カム５２ａの間の部分に配置されている。ＯＣＶ８０ｂは、＃３気筒に近接したカムキャップ２ｃと＃４気筒に近接したカムキャップ２ｄとの間の中央部であって、♯２気筒における駆動カム１２ａと第２駆動カム５２ａの間の部分に配置されている。

そして、ＯＣＶ８０ａには、カムキャップ２ａを経由して♯１気筒に対して設けられた切換機構５０に接続される切換用油路３ａと、カムキャップ２ｂを経由して＃２気筒に対して設けられた切換機構５０に接続される切換用油路３ｂが設けられている。また、ＯＣＶ８０ｂは、カムキャップ２ｃを経由して♯１気筒に対して設けられた切換機構５０に接続される切換用油路３ｃと、カムキャップ２ｂを経由して＃２気筒に対して設けられた切換機構５０に接続される切換用油路３ｄが設けられている。

これによれば、各ＯＣＶ８０ａとカムキャップ２ａ及び２ｂとの間の切換用油路の長さ及び、各ＯＣＶ８０ｂとカムキャップ２ｃ及び２ｄとの間の切換用油路の長さを全て均等にすることができる。具体的には、ＯＣＶ８０ａからカムキャップ２ａまでの切換用油路３ａの長さと、ＯＣＶ８０ａからカムキャップ２ｂまでの切換用油路３ｂの長さと、ＯＣＶ８０ｂからカムキャップ２ｃまでの切換用油路３ｃの長さと、ＯＣＶ８０ｂからカムキャップ２ｄまでの切換用油路３ｄの長さと、の全てを同等にすることができる。

これにより、♯１〜♯４の各気筒における切換機構５０の応答性を完全に一致させることができ、各気筒における切換機構５０の応答性のばらつきに起因する内燃機関の運転性能の低下を抑制することができる。

なお、上記の実施例においては、ＯＣＶ８０による油圧制御で、各気筒に設けられた切換機構を作動させる場合のシステムについて説明した。しかし、本発明の技術思想は、ＯＣＶ８０の油圧制御で、各気筒に設けられた他の機構を作動させるシステムに適用されてもよい。

本発明の実施例における連続可変動弁装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施例における連続可変動弁装置の作動について説明するための図である。 本発明の実施例における連続可変動弁機構及び切換機構の概略構成を示す図である。 本発明の実施例おける油圧制御弁（ＯＣＶ）の概略構成について示す図である。 本発明の実施例１に係る可変動弁システムにおけるＯＣＶ及び切換用油路の配置について示す図である。 本発明の実施例２に係る可変動弁システムにおけるＯＣＶ及び切換用油路の配置について示す図である。 従来の可変動弁システムにおけるＯＣＶ及び切換用油路の配置について示す図である。

符号の説明

１、５、１００・・・可変動弁システム
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ・・・カムキャップ
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ・・・切換用油路
１０・・・連続可変動弁装置
１２、１１２・・・カム軸
１２ａ・・・駆動カム
１２ｂ・・・カム部
１４・・・ロッカアーム
１４ａ・・・ロッカローラ
２０、６０・・・吸気バルブ
３０・・・連続可変機構
３２・・・制御軸
３３・・・制御板
３３ａ・・・突出部
３４・・・制御アーム
３５・・・揺動カム
３５ａ・・・ピン孔
３６・・・中間ローラ
３６ａ・・・第１中間ローラ
３６ｂ・・・第２中間ローラ
３８・・・油圧ラッシャアジャスタ
５０・・・切換機構
５２ａ・・・第２駆動カム
５２ｂ・・・第２カム部
５４・・・第２ロッカアーム
５４ａ・・・第２ロッカローラ
５５・・・第２揺動カム
５５ａ・・・第２ピン孔
５５ｂ・・・第２揺動カムローラ
８０・・・ＯＣＶ
８１・・・コイル
８２・・・プランジャ
８３・・・電磁ソレノイド
８４・・・スプリング
８５・・・スプール
８６・・・ケーシング
８６ａ・・・供給ポート
８６ｂ・・・アクチュエータポート
８６ｃ・・・ドレンポート
３５０・・・スライド面
３５１・・・ロッカローラ当接面
３５１ａ・・・非作用面
３５１ｂ・・・作用面

Claims (5)

1. 内燃機関における複数の気筒の並び方向に平行に設けられたカム軸による吸気バルブの開閉弁特性を機械的に変化させる可変動弁装置を、前記複数の気筒の各々に対して備えた内燃機関の可変動弁システムであって、
   前記可変動弁装置は、
   前記カム軸に平行に設けられ、回転角度を変更可能な制御軸と、
   前記制御軸に回転可能に取り付けられて前記制御軸を中心として揺動する揺動部材と、
   前記揺動部材に形成され、前記吸気バルブを支持するバルブ支持部材に接触して前記吸気バルブをリフト方向に押圧する揺動カム面と、
   前記カム軸に設けられた駆動カムと対向して前記揺動部材に形成されたスライド面と、
   前記駆動カムと前記揺動部材との間に配置され、前記駆動カムと前記スライド面の双方に接触する中間ローラと、
   前記制御軸の回転に連動して前記スライド面上での前記中間ローラの位置を変化させる中間ローラ制御機構と、を有し、前記スライド面上での前記中間ローラの位置を変化させることで前記吸気バルブのリフト量、作用角及び開閉弁時期の少なくとも一つを制御可能な連続可変動弁装置であり、
   前記内燃機関の各気筒には吸気バルブが二つずつ備えられており、
   前記各気筒における二つの吸気バルブの片側について前記連続可変動弁装置によるリフト量、作用角及び開閉弁時期の制御を作用させるとともに片側の吸気バルブについてはリフト量、作用角及び開閉弁時期を固定とする片側可変モードと、前記各気筒における二つの吸気バルブの両方についてリフト量、作用角及び開閉弁時期を固定とする両側固定モードと、を油圧によって切換え可能であって、前記各気筒に対して設けられた切換機構と、
   前記切換機構に油圧を作用させる油圧制御弁装置と、
   前記油圧制御弁装置と前記切換機構とを、前記各気筒の近傍に設けられたカムジャーナルの内部を通過して連通し、前記油圧制御弁装置による油圧を前記切換機構に伝達する伝達油路と、をさらに備え、
   前記油圧制御弁装置は、該油圧制御弁装置から前記カムジャーナルに達するまでの前記伝達油路の長さが、該油圧制御弁装置における前記カム軸の軸方向の両側で同等となるように配置されたことを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
2. 前記カムジャーナルは、前記カム軸の軸方向において等間隔に配置され、
   前記油圧制御弁装置は、前記カム軸の軸方向において、前記伝達油路が通過するカムジャーナルの並びの中央に配置され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システム。
3. 前記内燃機関は＃１気筒から＃４気筒までの四つの気筒を有し、前記油圧制御弁装置は、前記カム軸の軸方向において、＃２気筒に対して設けられた切換機構に油圧を伝達する伝達油路が通過するカムジャーナルと、＃３気筒に対して設けられた切換機構に油圧を伝達する伝達油路が通過するカムジャーナルとの間の部分に設けられ、該部分に設けられた二つの駆動カムの間に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変動弁システム。
4. 前記カムジャーナルは、前記カム軸の軸方向において等間隔に配置され、
   前記油圧制御弁装置は、前記カムジャーナルの並びのうちの隣り合う二つに対して一つ設けられるとともに、前記カム軸の軸方向において前記隣り合う二つのカムジャーナルの中央に配置され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システム。
5. 前記内燃機関は＃１気筒から＃４気筒までの四つの気筒を有し、前記油圧制御弁装置は、前記カム軸の軸方向において、＃１気筒に対して設けられた切換機構に油圧を伝達する伝達油路が通過するカムジャーナルと＃２気筒に対して設けられた切換機構に油圧を伝達する伝達油路が通過するカムジャーナルとの間の部分及び、＃３気筒に対して設けられた切換機構に油圧を伝達する伝達油路が通過するカムジャーナルと＃４気筒に対して設けられた切換機構に油圧を伝達する伝達油路が通過するカムジャーナルとの間の部分の２つの部分に設けられ、該二つの部分にそれぞれ設けられた各二つの駆動カムの間に配置されたことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の可変動弁システム。

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