JP5015314B2

JP5015314B2 - 内燃機関の可変動弁装置

Info

Publication number: JP5015314B2
Application number: JP2010280457A
Authority: JP
Inventors: 誠之助原; 信中村
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2026-12-15
Also published as: JP2011094628A

Description

本発明は、機関弁である吸気弁や排気弁の少なくともバルブリフト量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。

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以下の特許文献１及び特許文献２に記載されたものがある。

概略を説明すれば、特許文献１に記載の可変動弁装置は、一気筒当たり２つの吸気弁を備えた内燃機関に適用されたもので、クランク軸から回転力が伝達される駆動軸の外周に、軸心が駆動軸の軸心から偏心した一気筒当たり２つの駆動カムが設けられていると共に、前記各吸気弁の上端部にそれぞれ有する各バルブリフターの上面を各カム面が摺接して各吸気弁をバルブスプリングのばね力に抗して開作動させる一対の揺動カムが設けられている。

また、前記各駆動カムと各揺動カムとの間には、前記各駆動カムの回転力を揺動運動に変換して各揺動カムに伝達する多節リンク状の２つの駆動伝達機構が介装され、この各駆動伝達機構は、後述する制御軸に制御カムを介して揺動自在に支持された２つのロッカアームと、該各ロッカアームの一端部と各駆動カムとを機械的に連係する２つのリンクアームと、各ロッカアームの他端部と各揺動カムとを機械的に連係する２つのリンクロッドとから構成されている。また、機関運転状態に応じて各吸気弁のリフト量を可変にする制御機構を備えている。

この制御機構は、電動アクチュエータによって回転位置が制御される前記制御軸と、該制御軸の外周に固定されて、前記各ロッカアームの揺動支点位置を変更する一気筒当たり２つの制御カムとを備えている。

そして、機関運転状態に応じて前記電動アクチュエータによって制御軸を回転制御して各制御カムの回動位置を変化させることにより、各ロッカアームの揺動支点を変化させ、これにより、揺動中における各揺動カムのカム面の各バルブリフター上面に対する転接位置が変化して、各吸気弁のバルブリフト量を最大リフトから微小リフトまで可変制御するようになっている。

また、前記２つの駆動カムにより各駆動伝達機構を介してそれぞれ個別に各揺動カムを揺動させる際に、前記各制御カムによる各ロッカアームの揺動支点の変化量を相対的に異ならせて、２つの吸気弁のリフト量を別個に変化させるようになっている。

一方、前記特許文献２に記載の発明は、基本構成は前記特許文献１の発明とほぼ同様であるが、駆動軸に固定された駆動カムと、制御軸に固定された制御カムがそれぞれ一気筒当たり１つになっており、１つの駆動カムによって２つの揺動カムを駆動するため、リフト量を変化させる際に、各吸気弁はそれぞれ常に同じリフト量及び作動角によって開閉作動されるようになっている。

特開２０００−３８９１０号公報特開２００６−１６１５８６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、２つの吸気弁間にリフト量の差を設けるために２つの駆動カムと２つの制御カムとを設けて、該各制御カムの偏心量を２つの吸気弁間で異ならせる構成になっている。したがって、吸気弁毎に独立した２つの駆動伝達機構を設けていることから、装置全体の構造が複雑になり、製造作業や組付作業が繁雑になってそれぞれのコストの高騰が余儀なくされている。

また、特許文献２に記載の発明は、駆動カムや制御カムがそれぞれ単一になっていると共に、駆動伝達機構のリンクアームやロッカアームも単一に構成されていることから、構造の簡素化が図れるが、２つの揺動カムが支軸を介して一体に形成されて、前述のように、機関運転状態に応じて変化される各吸気弁のリフト量及び作動角が常に同一になっている。このため、両吸気弁間での大小リフト制御時におけるリフト量や作動角の大小の差を設けることができない。

請求項１に記載の発明は、吸気側に一気筒当たり２つ設けられた機関弁と、クランクシャフトから動力が伝達される駆動軸と、該駆動軸に一体的に設けられた一気筒当たり一つの駆動カムと、該駆動カムの回転力を揺動運動に変換する駆動伝達機構を介して前記各機関弁をそれぞれ開閉作動させる２つの揺動カムと、機関運転状態に応じて前記駆動伝達機構の姿勢を変化させて、前記各機関弁のリフト量と作動角を連続的に可変にする制御機構と、を備え、前記制御機構によって前記一対の機関弁のリフト量を最小リフトに制御した際には、一方側の機関弁のピークリフト量を他方側のピークリフト量よりも小さくし、最大リフトに制御した際には、前記一方側の機関弁のピークリフト量を前記他方側のピークリフト量よりも大きくなるように設定したことを特徴としている。

この発明によれば、少なくとも駆動カムを単一に形成し、したがって、駆動伝達機構の一部を単一化することができるので、装置全体の構造の簡素化が図れると共に、最小リフト制御時おける各機関弁のリフト差によって燃焼室内で強い吸気スワールを発生させることが可能になる。

すなわち、機関の低速低負荷時において可変動弁装置によって最小リフト制御されると機関の燃焼が不安定になりやすくなるが、この最小リフト制御時に両機関弁間に少なくともリフト量に差を設けることにより、燃焼室内で強いスワールが生成されて良好な燃焼状態を得ることができる。

この結果、製造作業や組付作業能率の向上によるコストの低減化が図れると共に、機関の低速低負荷時などにおける機関回転の安定化と燃費の向上が図れる。

請求項２に記載の発明にあっては、吸気側に一気筒当たり２つ設けられた機関弁と、クランクシャフトから動力が伝達される駆動軸と、該駆動軸に一体的に設けられた一気筒当たり一つの駆動カムと、該駆動カムの回転力を揺動運動に変換する駆動伝達機構を介して前記各機関弁をそれぞれ開閉作動させる２つの揺動カムと、機関運転状態に応じて前記駆動伝達機構の姿勢を変化させて、前記各機関弁のリフト量と作動角を連続的に可変にする制御機構と、を備え、前記制御機構によって前記一対の機関弁のリフト量を最大リフトに制御した際には、リフト開始時においてリフト量が小さい前記一方側の機関弁とリフト量が大きい他方側の機関弁が、所定の立ち上がり領域から最大リフト領域及び所定の立ち下がり領域までの間において、前記一方側の機関弁のリフト量を他方側の機関弁のリフト量よりも大きくなるように制御したことを特徴としている。

また、前記駆動伝達機構は、一端部が前記駆動カムと回転自在に連係し、他端部が前記各揺動カムと回転自在に連係するロッカアームを備え、該ロッカアームの前記各揺動カムに対するロッカ比をそれぞれ変えることによって前記最小リフト制御時の両機関弁のリフト量を異ならせたことを特徴としている。

この発明は、請求項１の発明を具体的に記載したものであるから、該請求項１の発明と同じ作用効果が得られる。

さらに、前記駆動伝達機構は、前記ロッカアームと各揺動カムとを回転自在に連係する一対のリンクロッドを備え、該各リンクロッドと前記ロッカアームの端部の各連係部の長さを変えることによって前記ロッカ比を変化させて、前記最小リフト制御時の両機関弁のリフト量を異ならせたことを特徴としている。

この発明は、請求項１の発明をさらに具体化したものであるから、請求項１と同じ作用効果が得られると共に、単に各連係部の長さを変化させただけであるから、構造の複雑化を回避できる。

さらに、前記制御機構によって各機関弁を最大リフトに制御した際には、両機関弁のリフト量がほぼ同一となるように形成したことを特徴としている。

この発明によれば、前記請求項１の発明の作用効果に加えて、最大リフト制御時における燃焼室内での吸気スワールの生成が抑制されるため、吸気充填効率の向上が図れる。この結果、例えば機関の高回転高負荷時における高出力トルクを得ることが可能になる。

本発明の第１の実施の形態における可変動弁装置の要部断面図である。本実施形態における可変動弁装置の要部正面図である。本実施形態における可変動弁装置の要部を示す平面図である。Ａ、Ｂは本実施の形態における最小リフト制御時の作動を示す模式図、Ｃ，Ｄは最大リフト制御時の作動を示す模式図である。Ａは参考例としての最小リフト制御時のバルブリフト特性図、Ｂは最大リフト制御時のバルブリフト特性図である。Ａ、Ｂは第２の実施の形態における最小リフト制御時の作動を示す模式図、Ｃ，Ｄは最大リフト制御時の作動を示す模式図である。Ａは各実施形態における最小リフト制御時のバルブリフト特性図、Ｂは最大リフト制御時のバルブリフト特性図である。制御カムの他例を示す可変動弁装置の要部平面図である。吸気ポートの開口端にマスキングシールを設けた状態を示す機関の要部断面図である。同じく燃焼室側から見た底面図である。

以下、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置の各実施形態を図面に基づいて詳述する。この各実施形態では、一気筒当たり２つ有する吸気弁側に適用されている。

すなわち、実施形態に係る可変動弁装置は、図１〜図３に示すように、シリンダヘッド１に各バルブガイド２、２を介して摺動自在に設けられて、傘部で吸入ポート１ａ、１ａの開口端を開閉する２つの吸気弁３、３と、シリンダヘッド１の上部に配置されて、クランク軸の回転力によって回転駆動する内部中空状の駆動軸４と、該駆動軸４の軸方向の気筒端部に設けられた１気筒当たり１つ駆動カム５と、該駆動カム５の回転力を揺動運動に変換する駆動伝達機構７を介して前記各吸気弁３，３を開閉作動させる１気筒当たり２つの揺動カム６、６と、前記駆動伝達機構７を介して各吸気弁３のバルブリフト量及び作動角を可変制御する制御機構８と、を備えている。

前記各吸気弁３，３は、ステムエンド側にコッタを介して固定されたスプリングリテーナ３ａ、３ａに上端部が弾持されたバルブスプリング１０、１０のばね力によって各バルブリフタ９，９を介して閉弁方向に付勢されていると共に、各バルブリフタ９，９の上面を摺動する前記各揺動カム６，６の揺動力によってバルブスプリング１０，１０のばね力に抗して開作動するようになっている。

前記駆動軸４は、機関前後方向に沿って配置されて、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いると共に、前記両揺動カム６，６の間のシリンダヘッド１の上端部に設けられた第１軸受１１によって一方向（矢印方向）へ回転自在に支持されている。また、駆動軸４の回転中心位置は、図１に示すように、前記両吸気弁３の軸線Ｐの延長線上の上方位置に配置されている。この駆動軸４の内部軸方向には、図外のメインオイルギャラリーと連通する油通路が形成されている。

また、この駆動軸４は、前記各揺動カム６，６が最終的に配置される位置よりも外側の近傍位置に、駆動軸４の直径より幅の狭い２つの狭幅部４ａが形成されている。具体的には、この各狭幅部４ａは、駆動軸４の外周面の両側が接線方向から切り欠かれた平坦な２面幅状に形成されていると共に、該各平坦面が平行になっている。

前記駆動カム５は、比較的肉厚な円盤状に形成されて、中央側の基部が前記駆動軸４に一体的に固定されていると共に、その中心Ｙが駆動軸４の軸心Ｘから所定量だけオフセットして、外周面が偏心円のプロフィールになっている。

前記各揺動カム６は、図１及び図２に示すように、同一形状のほぼ雨滴状を呈し、基端部６ａ側の中心位置に、前記駆動軸４が挿通する挿通孔６ｂが貫通形成され、この挿通孔６ｂを介して駆動軸４に揺動自在に支持されていると共に、基端部６ａの外周側に、前記駆動軸４の各狭幅部４ａ、４ａに嵌入して前記挿通孔６ｂを駆動軸４に嵌合させる嵌入部６ｃ、６ｃが径方向に沿ってそれぞれ切欠形成されている。

また、各揺動カム６は、下面にカム面６ｄがそれぞれ形成されている。このカム面６ｄは、基端部６ａ側の基円面（ベースサークル面）と、該ベースサークル面からカムノーズ部側に円弧状に延びるランプ面と、該ランプ面からカムノーズ部の先端側に有する最大リフトの頂面に連なるリフト面とから形成されており、該ベースサークル面とランプ面、リフト面及び頂面とが、揺動カム６の揺動位置に応じて各バルブリフタ７の上面所定位置に当接するようになっている。なお、前記各カムノーズ部には、同一位置にピン孔がそれぞれ貫通形成されている。

前記各バルブリフタ９は、有蓋円筒状に形成されて、シリンダヘッド１に形成されたボア１ｂ、１ｂ内に上下摺動自在に保持されている。

前記第１軸受１１は、図２に示すように、シリンダヘッド１の前記各ボア１ｂ、１ｂ間の隔壁１ｃ上面に形成された半円弧状の軸受溝１１ａと、前記隔壁１ｃの上面に固定された第１軸受ブラケット１１ｂとから構成されている。

この第１軸受部１１は、前記両揺動カム６，６の間に配置されて、前記第１軸受ブラケット１１ｂが２本のボルト１２ａ，１２ｂによってシリンダヘッド１に形成された図外のボルト雌ねじ孔を介して該シリンダヘッド１の上面に固定されていると共に、一方のボルト１２ａを、後述するロッカアーム１３の両他端部１３ｂ、１３ｃの中間位置に配置すると共に、他方のボルト１２ｂを、前記駆動軸４を中心とした前記一方のボルト１２ａと対称位置に配置してある。

また、この第１軸受ブラケット１１は、ほぼ中央に前記軸受溝１１ａと共同して前記駆動軸４のジャーナル部４ｂを回転自在に支持する半円弧状の軸受溝１１ｃが形成されていると共に、両端部に前記各ボルト１２ａ、１２ｂが挿通するボルト挿通孔が貫通形成されている。また、前記軸受ブラケット１１ｂは、その軸方向の幅Ｗが前記隔壁１ｃの前記ボア１ｂ、１ｂが形成された幅よりも大きく形成されている。

そして、前記各ボルト１２ａ，１２ｂの上方には、ロッカアーム１３の他端部１３ｂ、１３ｃの特異な形状などによってレンチなどの工具を挿入できる空間部Ｃ、Ｃがそれぞれ形成されている（図３参照）。

前記駆動伝達機構７は、駆動軸４の上方に配置されたロッカアーム１３と、該ロッカアーム１３の一端部１３ａと前記駆動カム５とを連係するリンクアーム１４と、ロッカアーム１３の二股状の他端部１３ｂ、１３ｃと両揺動カム６，６とを連係する一対のリンクロッド１５、１６とを備えている。

前記ロッカアーム１３は、中央の筒状基部１３ｄの内部に支持孔が横方向から貫通形成され、この支持孔を介して後述する制御カムに揺動自在に支持されている。また、前記一端部１３ａは、図３に示すように、筒状基部１３ｄのほぼ中央から軸方向の一端側（駆動カム５）方向へ傾斜状に突設されていると共に、前記リンクアーム１４の一端部と連結するピン１７が挿通されるピン孔が貫通形成されている。

前記ロッカアーム１３の他端部１３ｂ、１３ｃは、図３にも示すように、二股状（Ｙ字形状）に形成され、一方側の他端部１３ｂが筒状基部１３ｄのほぼ中心側から前記一端部１３ａの傾斜角度にほぼ連続して傾斜状に突設されて長手方向のほぼ中央位置からほぼく字形状に折曲形成されている。つまり基端部側が筒状基部１３ｄから中央側方向へ傾斜状に突出し、さらに自由端部である第１連係部１３ｅがほぼ中央位置から筒状基部１３ｄの軸直角方向へ突出している。一方、他方側の他端部１３ｃは、筒状基部１３ｄの前記駆動カム５側の端部から傾斜状に突設されて長手方向のほぼ中央位置から筒状基部１３ｄと軸直角方向へほぼく字形状に折曲形成されている。つまり、基端部側が筒状基部１３ｄの中央寄り方向へ傾斜状に設けられ、さらに自由端部である第２連係部１３ｆがほぼ中央位置から筒状基部１３ｄの軸直角方向へ折曲形成されて、両他端部１３ｂ、１３ｃが平行に配設されており、両他端部１３ｂ、１３ｃの各自由端部間が比較的大きな距離Ｌをもって離間している。

また、該一方側の他端部１３ｂの第１連係部１３ｅは、他方側の他端部１３ｃの第２連係部１３ｆよりも所定長さＨだけ前方へ突出形成されて、第２連係部１３ｆよりも常時僅かに高い位置となるように形成されている。

前記リンクアーム１４は、一端側の比較的大径な円環部と、該円環部の外周面所定位置に突設された他端側の突出端とを備え、円環部の中央位置には、前記駆動カム５の外周面が回転自在に嵌合する嵌合孔１４ａが形成されている。一方、突出端は、前記ロッカアーム１３の一端部１３ａに形成されたピン孔に圧入固定されたピン１７によってロッカアーム一端部１３ａと回転自在に連結されている。

前記各リンクロッド１５，１６は、それぞれプレス成形によって横断面ほぼコ字形状に折曲形成されており、二枚板状の上下両端部１５ａ，１５ｂ、１６ａ，１６ｂが前記ロッカアーム１３の第１，第２連係部１３ｅ、１３ｆや各揺動カム６，６のカムノーズ部を挟み込むように配置されていると共に、上端部１５ａ、１６ａが各連係部１３ｅ、１３ｆとピン１８，１９によってそれぞれ回転自在に連結されていると共に、下端部１５ｂ、１６ｂが各揺動カム６，６のカムノーズ部側にピン２０、２１によって回転自在に連結されている。

そして、前記第１連係部１３ｅと連結された一方のリンクロッド１６は、図１にも示すように、第１連係部１３ｅの突出量にしたがって第２連係部１３ｆと連結された他方のリンクロッド１５よりも上端側が前方に傾きかつ僅かに高い位置に保持されており、この突出量の差によって互いのロッカ比を異ならせるようになっている。

また、図３に示すように、前記ロッカアーム１３の一端部１３ａがリンクアーム１４との連結部分であるピン１７がロッカアーム１３の一端部１３ａの支持点になっている。また、前記各リンクロッド１５，１６と連結するロッカアーム１３の各連係部１３ｅ、１３ｆと各リンクロッド１５，１６の上端部１５ａ、１６ａとの間のピン１８，１９がロッカアーム１３の他端部１３ｂ、１３ｃの２つ支持点になっている。前記一つ支持点と二つの支持点とは、駆動軸４を挟んで対向する領域に設けられる位置関係となっているか、あるいはこのような位置関係となるロッカアーム１３とすることで、駆動軸４の偏心や倒れを高い精度で抑制することが可能になる
前記制御機構８は、シリンダヘッド１上部の前記ロッカアーム１３の両側に配置された第２軸受２２、２３に回転自在に支持された制御軸２４と、該制御軸２４の外周に一体に固定されてロッカアーム１３の揺動支点となる制御カム２５とを備えている。

前記第２軸受２２，２３は、前記第１軸受部１２から軸方向へ離れた前記駆動カム５の外側及びロッカアーム１３の一端部１３ａから最も離れた他端部１３ｂの外側に配置されており、シリンダヘッド１の上端部にボルト２６，２６によって固定され、上面中央に半円状の軸受溝を有する枠体状のキャリアブラケット２７と、該キャリアブラケット２７の上部に前記ボルト２６、２６により共締め固定されて、下面中央に前記軸受溝と共同して前記制御軸２４を回転自在に支持する半円状の軸受溝を有する第２軸受ブラケット２８とから構成されている。なお、キャリアブラケット２７の上端にヘッドカバー２９が取り付けられている。

前記制御軸２４は、駆動軸４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図外の電動アクチュエータにより減速歯車機構を介して所定回転角度範囲内で正逆回転制御されるようになっている。

一方、前記制御カム２５は、その長さが筒状基部１３ｄの軸方向の長さとほぼ等しく設定されてそれぞれ円筒状に形成され、軸心Ｐ２位置が肉厚部の分だけ制御軸２４の軸心Ｐ１から所定分だけ偏倚している。なお、この制御カム２５は、図８に示すように軸方向の両端部側で２分割形成することも可能であり、これによって、軽量化を図ることができる。

また、電動アクチュエータは、機関の運転状態を検出する電子コントローラからの制御信号によって駆動するようになっており、この電子コントローラは、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２４の回転位置を検出するポテンションメータ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に制御信号を出力しており、この電動アクチュエータを介して機関運転状態に応じて前記吸気弁２，２のバルブリフト量を零から最大リフトまで連続的に制御できるようになっている。

以下、本実施形態の作動を図４の模式図によって説明すれば、最小リフトに制御する際には、図４Ａ、Ｂに示すように、電子コントローラからの制御信号によって電動アクチュエータを介して制御軸２４が一方向へ回転駆動される。このため、制御カム２５は、肉厚部が制御軸２４に対して図１の状態から左方向（反時計方向）に回動して、かかる回動角度位置に保持される。これにより、ロッカアーム１３の各他端部１３ｂ、１３ｂ側が上方向へ回動する。このため、各揺動カム６，６は、各リンクロッド１５、１６を介してカムノーズ部側が強制的に引き上げられて全体が反時計方向の回動位置に移行する。

したがって、図４Ｂに示すように、駆動カム５が回転してリンクアーム１４がロッカアーム１３の一端部１３ａを押し上げると、そのリフト量が各リンクロッド１５、１６を介して各揺動カム６、６及び各バルブリフタ７、７に伝達されるが、そのリフト量は十分小さくなる。

よって、各吸気弁２，２のバルブリフト量Ｌ１、Ｌ１’が、図５Ａに示すように、それぞれ小さくなると共に、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。

そして、かかる最小リフト制御時においては、各揺動カム６，６のベースサークル領域では、各吸気弁２，２のリフト量は図４Ａに示すように零となり閉弁状態にするが、リフト時における前記各吸気弁２，２のバルブリフト量Ｌ１，Ｌ１’が異なっている。

すなわち、この実施の形態における参考例では、前述のように、ロッカアーム１３の第１連係部１３ｂ側の方が第２連係部１３ｃよりも先端側に延出形成されて僅かに高い位置になっていることから、両方の揺動カム６に対する押圧するストローク量は同じであっても、図４Ｂ及び図５Ａに示すように、第１連係部１３ｂと連係した一方側のリンクロッド１６による一方の揺動カム６のリフト量、つまり一方側の吸気弁３のバルブリフト量Ｌ１’（破線部）が、第２連係部１３ｃと連係した他方側のリンクロッド１５による他方の揺動カム６のリフト量、つまり他方側の吸気弁３のバルブリフト量Ｌ１（実線部）よりも小さくなっている。

各吸気弁３，３の開閉時期をみると、図５Ａに示すように、開時期は、前記第１連係部１３ｃ側の一方側の吸気弁３が他方側の吸気弁３よりも遅く、閉時期は、一方側の吸気弁３が他方側の吸気弁３よりも早くなっており、両者のリフト特性波形が相似形になっている。

したがって、この実施の形態では、駆動カム５を単一に形成できると共に、駆動伝達機構７のリンクアーム１４及びロッカアーム１３を単一化することができるので、装置全体の構造の簡素化が図れると共に、最小リフト制御時おける各吸気弁３，３のリフト差によって燃焼室内で強い吸気スワールを発生させることが可能になる。

なお、ここで、図９及び図１０に示すように、最小リフト制御時のさらにバルブリフトが大きい側の燃焼室３０には、吸気ポート１ａの開口端１ｄの周囲の一部にマスキングシール３１を設けることによって、さらに吸気スワール効果を高めることができる。この場合、マスキングシール３１を設けてもその高さは最小バルブリフト量にほぼ相当する高さで良く、これによって高速高負荷域の最大バルブリフト制御時の吸気充填効率への影響を十分に抑制できる。

一方、最大リフトに制御する際には、電子コントローラからの制御信号によって電動アクチュエータにより制御軸２４が他方向へ回転駆動される。したがって、制御軸２４が、図１及び図４Ｃ，Ｄに示すように、制御カム２５を所定回転角度位置まで回転させ、肉厚部を下方向へ移動させる。このため、ロッカアーム１３の各他端部１３ｂ、１３ｃ側が下方へ移動して各揺動カム６、６のカムノーズ部を、各リンクロッド１５，１６を介して下方へ押圧して該揺動カム６、６全体が時計方向の回動位置に移行する。

したがって、駆動カム５が回転してロッカアーム１３の一端部１３ａを、リンクアーム１４を介して押し上げると、各バルブリフタ７に対するそのリフト量は大きくなる。

よって、各吸気弁２、２のバルブリフト量Ｌ２が図５Ｂに示すように大きくなって、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。

また、この最大リフト制御時には、第２連係部１３ｆよりも突出形成された第１連係部１３ｄの突出量に起因してよって開時期が一方側の吸気弁３（破線部）が他方側の吸気弁３（実線部）よりも僅かに遅くなり、閉時期が僅かに早くなるものの、ピークリフトＰＬ付近では同じリフト波形となるように設定されて、互いに重なる特性となっている。

このため、かかる最大リフト制御時における燃焼室内での吸気スワールの生成が抑制されるため、吸気充填効率の向上が図れる。この結果、例えば機関の高回転高負荷時における高出力トルクを得ることが可能になる。

なお、最小リフト制御時のリフト量を大きく設定して吸気スワールを強める場合、一方側の吸気弁２の最大リフト制御時の最大バルブリフトは、他方側のバルブリフトより若干小さく設定し、機関の高回転高負荷時の吸気充填効率を僅かに低下させても（出力を犠牲にしても）低速低負荷時の燃焼をさらに改善するように設定することも可能である。

前述したロッカ比を変化させる手段としては、前記第１，第２連係部１３ｅ、１３ｆの長さを変化させる場合以外に、前記各リンクロッド１５，１６の軸方向の長さを変化させる場合や、揺動カムの長手方向の長さを変化させる場合などがあり、前記各揺動カム６，６の各リンクロッド１５，１６との連結点位置、つまり各ピン２０，２１の位置を上下方向あるいは揺動中心方向などに変化させる場合などによっても行うことが可能である。

図６は第２の実施の形態を示す模式図であって、この実施の形態では、第１、第２連係部１３ｅ、１３ｆの長さを異ならせるのではなく、これらは同じ長さとし、両揺動カム６，６のカムプロフィール６ｄ、６ｄをそれぞれ異ならせることによって、前述のような最小リフト制御時における各吸気弁３，３のバルブリフト量を変化させるものである。

具体的には、図示のように、一方側の揺動カム６のカム面６ｄのカムプロフィールにおけるベースサークル領域からランプ領域に至るまでの部位と、ランプ領域からリフト領域までの部位を僅かに切り欠いて破線の形状に形成し、これらの部位が他方側の揺動カム６のカム面６ｄのカムプロフィール（実線）よりも曲率半径が大きくなるように形成すると共に、前記両者のベースサークル領域と最大リフト領域は同じカムプロフィールに形成したものである。

したがって、この実施の形態では、最小、最大リフト制御時における各揺動カム６，６による各吸気弁３，３のバルブリフト量が前記図５Ａ、Ｂに示す波形特性とほぼ同じになり、最小リフト制御時には、一方側の揺動カム６による一方側の吸気弁３の開時期が遅く、閉時期が早くなる。一方、最大リフト制御時には、一方側の吸気弁３の開時期が遅く、閉時期が早くなると共に、ピークリフト付近で同じ波形特性となる。

このように、前記第１の実施の形態と同様に最小リフト制御時における各吸気弁３，３の開閉時期を異ならせてスワールの生成することにより、燃焼性を改善できると共に、最大リフト制御時における各吸気弁３，３のバルブリフト特性をほぼ同一にしてスワールに生成を抑制することにより、吸気充填効率の向上を図って高出力トルクを確保するといった作用効果が得られる。

この第２の実施の形態は、例えば特開２００５−３４４６０９号公報の図４及び図６に記載されているように、２つの吸気弁３，３用の２つの揺動カム６、６を一体に連結する構成としても実施が可能である。この場合の作用効果は前述の場合と同じであるが、ロッカアームやリンクロッドを簡素化できる利点がある。

なお、第１の実施の形態の構成である各連係部１３ｅ、１３ｆを異なる長さに形成すると共に、第２の実施の形態の両カムプロフィールの異なる形状を組み合わせることによってロッカ比を変えることも可能である。

図７Ａ，Ｂは本実施の形態におけるバルブリフト特性図であって、最小リフト制御時は前記各実施の形態における各吸気弁３，３のリフト量を異ならせる点では同じであるが、特に最大リフト制御時における両吸気弁３，３のリフト波形を変化させたものである。

具体的には、例えば、前記一方側の揺動カム６のカム面６ｄのカムプロフィールをベースサークル領域からランプ領域までを前記第２の実施の形態と同じ構成とし、さらにリフト領域を他方側の揺動カム６のカムプロフィールよりも大きく形成し、つまり曲率半径を僅かに大きく形成した。

これによって、最小リフト制御時には、図７Ａに示すように、前記各実施の形態と同様に両吸気弁３，３のリフト量が異なることから、スワールを十分に生成することが可能になる。

一方、最大リフト制御時には、図７Ｂに示すように、リフトの立ち上がり領域Ｓ１からピークリフト域ＰＬ及び該ピークリフト領域ＰＬから立ち下がり領域Ｓ２までの間、一方側の吸気弁３のリフト量を他方側よりも僅かに大きくなる特性になる（破線）。

そして、前記最大リフト制御時にも、リフト開始時点と終了時点で、両吸気弁３，３の開閉時期が異なることからスワールが生成され、つまりリフト開始時に早く開弁した他方側の吸気弁３側から多く流入するため吸気スワールが生成され、これによって、気筒内（燃焼室内）で吸気の密度差が発生する。このため、このままの状態では最大リフト制御時に充填効率が僅かに低下するおそれがある。

そこで、前述のように、最大リフト制御時において、リフト立ち上がり領域からピークリフト領域及び立ち下がり領域までの間で、一方側吸気弁３（遅く開き、早く閉じる側）のリフト量（破線）を僅かに大きくすることによって、リフト途中からリフト差が逆転するため、一方の吸気弁３側の吸気が他方の吸気弁３側の吸気スワールを打ち消すように作用する。したがって、最大リフト制御時における燃焼室内の吸気の密度差の発生が十分に抑制されて吸気充填効率を高めることが可能になる。この結果、出力トルクを向上させることができる。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。
（イ）前記請求項３の発明において、前記ロッカアームの一方の端部を二股状に形成して該二股部の各先端部を一対の前記連係部として構成したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
（ロ）前記請求項３の発明において、前記各リンクロッドの軸方向の長さをそれぞれ変えることによって前記各連係部の長さを変えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
（ハ）前記請求項２の発明において、前記各揺動カムと各リンクロッドとの連係位置を変えることによってロッカ比を変化させたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
（ニ）前記請求項１の発明において、前記各揺動カムのそれぞれのカムプロフィールを異ならせることによって、前記両機関弁のリフト量を異ならせたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
（ホ）前記請求項２の発明において、前記連係部の長さの他に前記各揺動カムのそれぞれのカムプロフィールを異ならせることによって、ロッカ比を変えることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
（へ）前記請求項１の発明において、前記制御機構によって各機関弁のリフト量を最大リフトに制御した際に、クランク角に対して一方側の機関弁の開時期を他方の機関弁の開時期よりも進角するように制御すると共に、一方側の機関弁の閉時期を他方の機関弁の閉時期よりも遅角するように制御したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
（ト）前記請求項１の発明において、前記可変機構によって各機関弁のリフト量を最大リフトに制御した際に、前記両方の機関弁のリフトが所定の立ち上がり領域から最大リフト領域及び所定の立ち下がり領域までの間において、前記一方側の機関弁のリフト量を他方側の機関弁のリフト量よりも大きくなるように制御したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
（チ）前記請求項１の発明において、前記制御機構によって各機関弁のリフト量を最小リフトに制御した際に、クランク角に対して前記両方の機関弁のリフト量にほぼ一定量の差を設けると共に、一方側の機関弁の開時期を他方側の機関弁よりも早く開くように制御し、一方側の機関弁の閉時期を他方側の機関弁よりも遅く閉じるように制御したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
（リ）前記請求項１の発明において、前記制御機構によって各機関弁のリフト量を最小リフトに制御した際に、クランク角に対して前記両方の機関弁のリフト量と作動角のそれぞれの差を小さく設定すると共に、一方側の機関弁の開時期を他方側の機関弁よりも早く開くように制御し、一方側の機関弁の閉時期を他方側の機関弁よりも遅く閉じるように制御したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。

１…シリンダヘッド
３…吸気弁（機関弁）
４…駆動軸
５…駆動カム
６…揺動カム
６ｄ…カム面
７…駆動伝達機構
８…制御機構
１３…ロッカアーム
１３ａ…一端部
１３ｂ、１３ｃ…他端部
１３ｅ、１３ｆ…連係部
１４…リンクアーム
１５、１６…リンクロッド

Claims

吸気側に一気筒当たり２つ設けられた機関弁と、
クランクシャフトから動力が伝達される駆動軸と、
該駆動軸に一体的に設けられた一気筒当たり一つの駆動カムと、
該駆動カムの回転力を揺動運動に変換する駆動伝達機構を介して前記各機関弁をそれぞれ開閉作動させる２つの揺動カムと、
機関運転状態に応じて前記駆動伝達機構の姿勢を変化させて、前記各機関弁のリフト量と作動角を連続的に可変にする制御機構と、を備え、
前記制御機構によって前記一対の機関弁のリフト量を最小リフトに制御した際には、一方側の機関弁のピークリフト量を他方側のピークリフト量よりも小さくし、最大リフトに制御した際には、前記一方側の機関弁のピークリフト量を前記他方側のピークリフト量よりも大きくなるように設定したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
吸気側に一気筒当たり２つ設けられた機関弁と、
クランクシャフトから動力が伝達される駆動軸と、
該駆動軸に一体的に設けられた一気筒当たり一つの駆動カムと、
該駆動カムの回転力を揺動運動に変換する駆動伝達機構を介して前記各機関弁をそれぞれ開閉作動させる２つの揺動カムと、
機関運転状態に応じて前記駆動伝達機構の姿勢を変化させて、前記各機関弁のリフト量と作動角を連続的に可変にする制御機構と、を備え、
前記制御機構によって前記一対の機関弁のリフト量を最大リフトに制御した際には、リフト開始時においてリフト量が小さい前記一方側の機関弁とリフト量が大きい他方側の機関弁が、所定の立ち上がり領域から最大リフト領域及び所定の立ち下がり領域までの間において、前記一方側の機関弁のリフト量を他方側の機関弁のリフト量よりも大きくなるように制御したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。