JP6717139B2 - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。

内燃機関において種々の形式の可変動弁装置が開発されている。特許文献１には、ロッカアームに中間部が軸支され、一端がカムに接する揺動アームと、該揺動アームの他端に当接する油圧アクチュエータとを備え、カムにより揺動アームおよびロッカアームを介して吸気バルブを開閉動作させる一方、油圧アクチュエータを減圧して揺動アームをマイナス揺動させてカムの動作を相殺することで、吸気バルブのリフト量や閉弁時期を制御可能な可変動弁装置が開示されている。

特開２０１３−３６４３７号公報

この可変動弁装置では、オイルポンプからチェックバルブを介して油圧アクチュエータに作動油が供給され、基本的に油圧アクチュエータの加圧状態で吸気バルブの開閉動作が行われ、リフト量や閉弁時期が制限される場合は、リリーフ回路のソレノイドバルブが開いて油圧アクチュエータが減圧され作動油は一時的にアキュムレータに蓄えられ、カムがベース円に達し作動油が油圧アクチュエータに還流された後にソレノイドバルブが閉じ、オイルポンプから油圧アクチュエータに作動油が補充される。

このように、作動油は自動的に補充され、油圧アクチュエータ内の油量は一定に維持されるが、フルリフト状態での運転が長時間継続される場合には、油圧アクチュエータから少量のリーク分がカムのベース円位置でチェックバルブを介して補充されるものの、補充される作動油には不可避的に微量の気泡が含まれており、このような気泡が徐々に蓄積されることにより、油圧アクチュエータの加圧力が低下すれば、バルブリフト量が低下することにもなりかねず、最適な運転状態に維持するうえでさらに改善の余地があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、フルリフト状態での運転が長時間継続された場合におけるバルブリフト量の低下を防止でき、最適な運転状態に維持するうえで有利な内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、
内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブのための可変動弁装置であって、
前記内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動されるカムと、
前記バルブを開閉動作させるためのロッカアームと、
前記ロッカアームに揺動自在に支持され、前記カムに接する第１端部および前記第１端部と位置が異なる第２端部を有する揺動アームと、
前記第２端部に当接する作用面を有し、前記作用面で前記第２端部の位置が規制されることで、前記カムにより前記揺動アームおよび前記ロッカアームを介して前記バルブが開閉されるようにするとともに、前記作用面を退没させることで、前記バルブの開閉時期を制御するための油圧アクチュエータと、を備え、
前記油圧アクチュエータは、作動油により容積変化して前記作用面を出没駆動させるための油圧室と、前記油圧室から作動油を放出する流路を開閉する制御バルブと、を備え、前記制御バルブを閉じることでフルリフト運転が可能となるものにおいて、
前記油圧室内の残存空気の排出要否判定手段と、前記排出要否判定手段で排出要と判定された場合に、前記カムが作用角にないタイミングで前記制御バルブを短時間開いて前記残存空気の排出を行うためのエア抜き制御手段とをさらに備えたことを特徴とする。

本発明は、上記構成により、油圧アクチュエータ油圧室の残存空気の排出を必要かつ最小限の頻度で実施でき、フルリフト状態での運転が長時間継続された場合におけるバルブリフト量の低下を防止し、最適な運転状態に維持するうえで有利である。

本発明実施形態に係る内燃機関の可変動弁装置を示す概略斜視図である。 本発明実施形態に係る可変動弁装置の非リフト状態を示す正面図である。 本発明実施形態に係る可変動弁装置の（ａ）フルリフト状態における油圧アクチュエータおよびオイルリザーブタンクを示す断面図、（ｂ）非リフト状態におけるオイルリザーブタンクのエア抜き動作を示す要部断面図である。 本発明実施形態に係る可変動弁装置におけるエア抜き制御を示すフローチャートである。 本発明実施形態に係る可変動弁装置における（ａ）バルブリフトセンサ出力電圧、（ｂ）エア抜き制御におけるソレノイドバルブ動作、（ｃ）クランク角信号、（ｄ）カム角信号、（ｅ）バルブリフト信号を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る可変動弁装置１０を備えたエンジン１のエンジンブロック等を省略した可動部分を示しており、クランクシャフト２にはコネクティングロッド３を介してピストン４が連結されている。図１では１つのピストン４のみ示されているが、図示例のクランクシャフト２は３気筒エンジンのものであり、他のピストンは省略されている。

クランクシャフト２の中間部にはタイミングロータ２ａが固定され、このタイミングロータ２ａの外周ギア部に近接してクランク角センサ２ｂが配設されている。このクランク角センサ２ｂから出力されるエンジン１のクランク角信号は、図５（ｃ）に示すようなパルス信号としてＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）２０に送られる。

クランクシャフト２の図１中奥側となる端部にはスプロケット２１が取り付けられており、このスプロケット２１と、エンジン上部の２本のカムシャフト５，５の端部のスプロケット５１，５１との間にはタイミングチェーン２２が巻き掛けられており、カムシャフト５，５はクランクシャフト２により回転駆動される。４サイクルエンジンでは、一般に、クランクシャフト２のスプロケット２１の歯数は、カムシャフト５，５のスプロケット５１，５１の歯数の１／２であり、クランクシャフト２が２回転する間にカムシャフト５，５が１回転する。

２本のカムシャフト５，５のうち、図１中左側のカムシャフト５には、吸気バルブ７を開閉させるためのカム６が設けられており、図１中右側のカムシャフト５には図示しない排気バルブを開閉させるためのカム６が設けられている。図１に示すエンジン１では、各気筒に吸気バルブ用と排気バルブ用に各２個のカム６，６が設けられているが、図１では１つの吸気バルブ７とその可変動弁装置１０のみが示されている。

カム６は、図２に示すように、ベース円６ｂの一部にカムローブ６ａが突設された回転カムであり、カムローブ６ａのプロファイルに沿ってフォロワである後述の揺動アーム９（第１入力ローラ９ａ）に駆動力を伝達する。

可変動弁装置１０は、排気バルブにも実施可能であるが、本実施形態のエンジン１は、吸気バルブ７のリフト量および開閉時期制御を行うために、吸気バルブ７を開閉させるカム６に可変動弁装置１０が実装されている。

図１中左側の吸気側カムシャフト５の端部には、タイミングロータ５ａが固定され、このタイミングロータ５ａの外周部に近接して、カム角センサ５ｂが配設されている。このカム角センサ５ｂから出力されるエンジン１のカム角信号は、図５（ｄ）に示すようなパルス信号としてＥＣＵ２０に送られる。

ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）２０は、エンジン回転数、負荷（トルク）、シフトポジションなどに基づいてエンジン１０の点火時期や燃料噴射タイミングおよび混合比、バルブリフト量および開閉時期などを制御するためのコンピュータであり、プログラムおよびデータを格納するＲＯＭ、演算処理を行うＣＰＵ、その作業領域および演算結果の一時記憶領域となるＲＡＭ、入出力インターフェースなどで構成されている。

（可変動弁装置の基本構造）
以下、可変動弁装置１０の基本構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図２において、吸気バルブ７は、ステム７１において図示しないシリンダヘッドに昇降自在に支持され、かつ、ステム７１を挿通した状態で、ステム７１の上端近くに固定されたリテーナ７２とシリンダヘッドとの間に介装されたバルブスプリング７３によって上方向に付勢され、駆動力が作用しない状態では、吸気ポートを構成するバルブシート７０に当接している。

吸気バルブ７を開閉動作させるためのロッカアーム８は、その基端部において図示しないシリンダヘッドに軸８０を介して揺動可能に支持されている。ロッカアーム８の先端部８１には、上下に貫通するネジ孔に、吸気バルブ７（ステム７１）の上端に当接するアジャストスクリュー８２が螺合され、ロックナット８３を締結することにより固定されている。アジャストスクリュー８２の下方への突出量を調整することで、吸気バルブ７の作動タイミングを個別に微調整可能である。

ロッカアーム８の基端部には、シリンダヘッド側に固定されたバルブリフトセンサ８ｂに近接して被検出部８ａが設けられている。バルブリフトセンサ８ｂは、被検出部８ａとの距離に応じた出力電圧を生じるギャップセンサ、例えば渦電流式近接センサが好適に利用可能である。

なお、バルブリフトセンサ８ｂは、図５（ａ）に示されるようなバルブリフト量の計測に使用されるほか、図５（ｅ）に示されるように、出力電圧の閾値（下限値）を設定し、この閾値を超えるとＨＩ、それ以下はＬＯＷとして矩形波処理を行い、バルブリフト信号を取得し、バルブリフト信号の立下りエッジ（または立上りエッジ）を検出し、図５（ｃ）に示されるクランク角信号に基づいてＴＤＣ位置を求めることもできる。

ロッカアーム８の中間部には、揺動アーム９が軸９０を中心に揺動自在に支持されている。揺動アーム９の先端部には、カム６に転接する第１入力ローラ９ａと油圧アクチュエータ１１の作用面ａに転接する第２入力ローラ９ｂが回転自在に支持されている。

図示例では、第１入力ローラ９ａは、揺動アーム９の揺動中心（軸９０の中心）に対してロッカアーム８の揺動方向に沿って略上方に配置され、第２入力ローラ９ｂは、第１入力ローラ９ａと軸９０の中心とを結ぶ線に対して揺動アーム９の基端側にありかつ略直交（または交差）する方向に配置されている。また、揺動アーム９の揺動中心（軸９０の中心）から第２入力ローラ９ｂの中心までの距離が、第１入力ローラ９ａの中心までの距離より長く、それに応じて相対的に大きなレバー比が得られるようにしている。

油圧アクチュエータ１１は、作用面１１ａが揺動アーム９の第２入力ローラ９ｂに側方から当接し、その状態で第２入力ローラ９ｂが上下方向に転動可能となるように、軸方向を横向きにして配設されている。

図３に示すように、油圧アクチュエータ１１は、作用面１１ａを含むタペット１１１、該タペット１１１をスライド可能に支持するガイド筒１１２、該ガイド筒１１２の内部に同軸配置された油圧シリンダ１１４、該油圧シリンダ１１４の先端側に摺動自在に嵌合するピストン１１３、および、ピストン１１３（タペット１１１）を突出方向に付勢するアシストスプリング１１５を備え、油圧シリンダ１１４とピストン１１３の内部に、ピストン１１３の位置に応じて容積変化する油圧室１１０が画成されている。

油圧シリンダ１１４の基端側にはチェックバルブ２４を介してオイルポンプ２３の油圧供給通路が接続されている。チェックバルブ２４は、弁体を構成するボールと、該ボールをオイルポンプ２３側に付勢するリターンスプリング２５を備え、油圧室１１０が相対的に高圧の場合にはチェックバルブ２４が閉じることで高圧が維持され、油圧室１１０内の油圧が降下した場合に、オイルポンプ２３の油圧によりチェックバルブ２４が開いて油圧室１１０内に作動油が補給されるように構成されている。チェックバルブ２４およびリターンスプリング２５が収容されるバルブ容積部２６には、上方に延びるオイルリリーフ通路１３が連通している。

オイルリリーフ通路１３の上部はソレノイドバルブ１４を介してオイルリザーブタンク（アキュムレータ）１２に連通している。オイルリリーフ通路１３は、通常はソレノイドバルブ１４のプランジャ１４１によって遮断されているが、ＥＣＵ２０から出力される制御信号によりプランジャ１４１が退没することで、オイルリザーブタンク１２がオイルリリーフ通路１３を介して油圧室１１０に連通される。

オイルリザーブタンク１２は、内部が、上下方向に摺動可能でありかつスプリング１２５で下方に付勢されているピストン１２１によって上下に区画されており、オイルリリーフ通路１３が連通される下面を含むピストン１２１の下側に、容積変化する油貯留部１２０が画成されている。

また、オイルリザーブタンク１２の側部には、オイルパンに至るオイルリリーフ通路１２２が連通しており、油貯留部１２０内の油圧により、ピストン１２１がスプリング１２５の付勢力に抗して上昇し、オイルリリーフ通路１２２のレベルに達した場合に、油貯留部１２０がオイルリリーフ通路１２２に連通され、油貯留部１２０内の作動油がオイルリリーフ通路１２２に放出されるように構成されている。スプリング１２５の付勢力（セット荷重）は、油貯留部１２０の圧力が通常運転時にオイルポンプ２３が発生する作動油圧よりも低くなるように設定されている。

（可変動弁装置の基本動作）
以上のように構成された可変動弁装置１０は、エンジン回転数、負荷(トルク)、水温もしくは油温の条件に応じて、ＥＣＵ２０から出力される制御信号でソレノイドバルブ１４を開閉することにより、吸気バルブ７のフルリフト、小リフト、早閉じ、休止、および、遅開きの制御を選択的に実行可能であり、以下、各動作について説明する。

（１）フルリフト
エンジン１の回転数および要求トルクが所定以上にて吸気バルブ７のフルリフトＬｆが選択された場合には、図３（ａ）に示すように、ソレノイドバルブ１４が閉じられ、オイルリリーフ通路１３が遮断された状態で、オイルポンプ２３からチェックバルブ２４介して作動油が油圧アクチュエータ１１の油圧室１１０に供給・保持されることで、ピストン１１３と共にタペット１１１の作用面１１ａが突出位置に保持されている。

この状態で、図２に示すように、カム６が駆動回転されることで、ベース円６ｂから突出したカムローブ６ａのプロファイルに沿って、カム６の周面に転接する第１入力ローラ９ａを介して揺動アーム９に駆動力が伝達され、揺動アーム９が圧下される。

この際、上記のように突出位置に保持されている油圧アクチュエータ１１の作用面１１ａで、揺動アーム９の第２入力ローラ９ｂの横方向位置が規制されることで、カム６の駆動力がプロファイル通りに揺動アーム９を介してロッカアーム８に伝達され、吸気バルブ７がバルブスプリング７３の付勢力に抗して、図２中二点鎖線（７′）で示されるフルリフトにて開閉される。

（２）小リフト
エンジンの負荷および回転数に応じて吸気バルブ７の小リフトＬｓが選択された場合には、カムローブ６ａが第１入力ローラ９ａを通過し、所定のリフトに達した時に閉じ方向に作動するようにソレノイドバルブ１４を開くことで、油圧室１１０の作動油をオイルリザーブタンク１２に排出し、油圧室１１０の作動油を減少させる。すると、揺動リンク９の第２入力ローラ９ｂを介してバルブスプリング７３の反力および伝達されるカム６の駆動力により、油圧アクチュエータ１１の作用面１１ａ（タペット１１１）が退没し、揺動リンク９が図２中左側（反時計方向）に揺動することで、カム６の動作が相殺され、バルブスプリング７３の付勢力でロッカアーム８が上昇し吸気バルブ７が閉じられる。

その後、カムローブ６ａの頂点部が揺動アーム９の第１入力ローラ９ａを通過すると、アシストスプリング１１５の付勢およびオイルリザーブタンク１２に貯留されていた作動油の油圧で油圧アクチュエータ１１のピストン１１３が突出するとともに、揺動アーム９が図２中右側（時計方向）に揺動し、作用面１１ａが突出位置に復帰する。この際、オイルリザーブタンク１２に貯留されていた作動油はスプリング１２５の付勢力でピストン１２１が下降することで油圧室１１０側に戻され、さらに、オイルポンプ２３からチェックバルブ２４を介して作動油が油圧室１１０に補充される。

（３）早閉じ
吸気バルブ７の早閉じＬｅが選択された場合には、カムローブ６ａの頂点部が第１入力ローラ９ａを通過するまでは、フルリフト時と同様に、ソレノイドバルブ１４が閉じられ、油圧アクチュエータ１１の作用面１１ａが突出位置に保持された状態で、吸気バルブ７がフルリフトに開かれるが、カムローブ６ａの頂点部が第１入力ローラ９ａを通過した後にソレノイドバルブ１４を開くことで、バルブスプリング７３の反力により油圧アクチュエータ１１の作用面１１ａが退没し、揺動リンク９が図２中左側に揺動することで、それ以降のカム６の動作が相殺され、ロッカアーム８が上昇して吸気バルブ７が閉じられる。

カムローブ６ａが揺動アーム９の第１入力ローラ９ａを通過した後に、揺動アーム９が図２中右側に揺動して油圧アクチュエータ１１の作用面１１ａが突出位置に復帰し、さらに、揺動アーム９の第１入力ローラ９ａがベース円９ｂに達した後にソレノイドバルブ１４が閉じられる点は、先述した小リフトの場合と同様である。

（４）休止
吸気バルブ７の休止（リフト無）が選択された場合には、カムローブ６ａが揺動アーム９の第１入力ローラ９ａに到達した時点、もしくはその前でソレノイドバルブ１４が開かれ、揺動リンク９の第２入力ローラ９ｂを介して伝達されるカム６の駆動力とバルブスプリング７３のセット荷重により、油圧アクチュエータ１１の作用面１１ａが退没し、揺動リンク９が図２中左側に揺動することで、カム６の動作が完全に相殺され、ロッカアーム８に駆動力は伝達されず、吸気バルブ７は閉鎖状態に維持される。

揺動アーム９の第１入力ローラ９ａがベース円９ｂに達した後にソレノイドバルブ１４が閉じられる点は、先述した小リフトや早閉じの場合と同様である。

（５）遅開き
吸気バルブ７の遅開きが選択された場合には、カムローブ６ａが揺動アーム９の第１入力ローラ９ａに到達前にソレノイドバルブ１４が開かれ、揺動リンク９の第２入力ローラ９ｂを介して伝達されるカム６の駆動力およびバルブスプリング７３のセット荷重により、油圧アクチュエータ１１の作用面１１ａが退没し、揺動リンク９が図２中左側に揺動することで、カム６の動作が相殺され、吸気行程の初期段階では吸気バルブ７は閉じられている。

その後、吸気行程の途中で、且つ、カムローブ６ａの最大リフト位置に達する前にソレノイドバルブ１４が閉じられ、オイルリリーフ通路１３が遮断されると、油圧室１１０内の作動油が保持されるため、作用面１１aの退没が停止し、カムローブ６ａが最大リフト位置を超え、ソレノイドバルブ１４が閉じた時と同じリフト以降に作用面１１ａが徐々に初期位置に突出する。この時、作用面１１ａの移動に伴い、チェックバルブ２４より作動油が供給される。尚、作用面１１ａが初期位置に突出する時点でソレノイドバルブ１４を開くと、オイルリザーブタンク１２からも油圧室１１０に作動油が供給される。

（可変動弁装置のエア抜き制御）
以上のようなバルブリフト量および開閉時期制御を実施可能な可変動弁装置１０において、フルリフト以外の制御（小リフト、早閉じ、休止、遅開き等）が実施される場合には、吸気行程毎にソレノイドバルブ１４が開かれ、油圧室１１０の作動油はオイルリリーフ通路１３を通じてオイルリザーブタンク１２に流入し、油貯留部１２０に一時的に貯留される。

その際、図３（ｂ）に示されるように、油貯留部１２０内の油圧によりピストン１２１が上昇し、作動油の一部はオイルリリーフ通路１２２に放出される。その後、ソレノイドバルブ１４が閉じられると、オイルポンプ２３から高圧の作動油が油圧室１１０内に自動的に補充され、油圧アクチュエータ１１内の油量は一定に維持されることは既に述べた通りである。

ところで、オイルポンプ２３から油圧アクチュエータ１１に供給される作動油には不可避的に微量の気泡が含まれているが、上述のようなソレノイドバルブ１４の開閉操作によって、作動油の一部がオイルリリーフ通路１２２に放出される際に、作動油と一緒に気泡も放出されるので、気泡が油圧室１１０内に蓄積されることはない。

一方、フルリフト状態での運転時にはソレノイドバルブ１４は開閉されず、作動油がオイルリリーフ通路１２２に放出されることは無く、ソレノイドバルブ１４の開閉操作に伴ってオイルポンプ２３から油圧アクチュエータ１１に作動油が補充されることもない。

しかしながら、油圧アクチュエータ１１の動作特性（ピストン１１３と油圧シリンダ１１４の摺動抵抗）とオイルシール性はトレードオフの関係にあり、所望の動作特性を確保するためには、ピストン１１３と油圧シリンダ１１４の嵌合部を通じた微量のオイルリークを許容しつつ、嵌合部に浸入するオイルの潤滑作用を得ることが有利であり、リークに応じてオイルポンプ２３から作動油が補充される。そのため、フルリフト状態での運転が長時間継続されると、オイルポンプ２３から自動的に補充される作動油に含まれる気泡が徐々に蓄積されることになり、油圧アクチュエータの加圧力の低下やバルブリフト量の低下が懸念されることは既に述べた。

そこで、フルリフト状態での運転が長時間継続された場合における気泡の蓄積を防止するために、本発明に係る可変動弁装置１０では、油圧室１１０内の残存空気の排出要否判定を含むエア抜き制御手段がＥＣＵ２０にプログラムモジュールとして実装されており、「排出要」と判定された場合にカム６が作用角にないタイミングでソレノイドバルブ１４を短時間開いて残存空気を排出するエア抜き制御を実施するようにしている。

この際、残存空気の排出要否判定には、（ｉ）フルリフト運転時のバルブリフト量の計測値が予め設定された閾値より小さい場合に排出要と判定する第１の実施形態と、（ｉｉ）フルリフト運転の連続時間（または直前のエア抜き制御実施後の経過時間）が予め設定された閾値より大きい場合に排出要と判定する第２の実施形態がある。以下、各実施形態について説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態では、予め、ＥＣＵ２０のＲＯＭに、フルリフト判定の基準となる電圧値（閾値）Ｖ０、フルリフト判定時における水温または油温に基づく補正電圧値Ｖｗ（ルックアップテーブル）、フルリフト判定時におけるエンジン回転数補正値Ｖｎｅ（ルックアップテーブル）が記憶されている。

フルリフト判定に際しては、ＥＣＵ２０のＲＡＭに、フルリフト判定の基準電圧値（閾値）Ｖ０、補正電圧値Ｖｗ（ルックアップテーブル）、エンジン回転数補正値Ｖｎｅ（ルックアップテーブル）が読み込まれ、ＥＣＵ２０に取得されるフルリフト判定時の水温または油温に基づいてルックアップテーブルを参照することにより補正電圧値Ｖｗが取得され、同様に、ＥＣＵ２０に取得されるエンジン回転数に基づいてルックアップテーブルを参照することによりエンジン回転数補正値Ｖｎｅが取得される。

フルリフト判定の基準電圧値（閾値）Ｖ０に水温または油温に基づく補正電圧値Ｖｗおよびエンジン回転数補正値Ｖｎｅが考慮され、フルリフト運転中におけるバルブリフトセンサ８ｂからの出力電圧値（計測値）Ｖ１と比較演算され、次式：
Ｖ１＜Ｖ０−Ｖｗ−Ｖｎｅ
により、フルリフト判定が実施される。

バルブリフトセンサ８ｂからの出力電圧値（計測値）Ｖ１が、温度やエンジン回転数を考慮した基準電圧値（閾値）（Ｖ０−Ｖｗ−Ｖｎｅ）より小さくなった場合には、フルリフト運転時のバルブリフト量が閾値以下に低下している、すなわち、油圧アクチュエータ１１のストロークが残存空気によって減少していると判定できる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、予め、ＥＣＵ２０のＲＯＭに、フルリフト運転の連続時間（または直前のエア抜き制御実施後の経過時間）の上限値（閾値）Ｔ０が記憶されており、フルリフト判定に際しては、フルリフト運転が実施される度毎に、フルリフト運転の連続時間（または直前のエア抜き制御実施後の経過時間）Ｔ１が計時され、次式：
Ｔ１＞Ｔ０
により、フルリフト判定が実施される。

フルリフト運転の連続時間が予め設定された閾値より大きくなった場合には、蓄積された残存空気によって油圧アクチュエータ１１のストロークが減少する可能性があると推定できる。また、直前のエア抜き制御実施後の経過時間が予め設定された閾値（フルリフト運転の頻度が標準的または標準より多いと仮定して設定される閾値）より大きくなった場合には、その間におけるフルリフト運転で蓄積された残存空気によって油圧アクチュエータ１１のストロークが減少する可能性があると推定できる。

フルリフト判定後に、後述の操作によりエア抜き制御を実施した場合には、フルリフト運転の連続時間（または直前のエア抜き制御実施後の経過時間）Ｔ１を計時するタイマがクリアされる。第２実施形態では、バルブリフト量を計測する必要が無いので、バルブリフトセンサ８ｂが搭載されていない場合や故障中の場合にも残存空気の排出要否判定を実施できる。

（エア抜き操作）
以上述べた第１および第２実施形態の残存空気の排出要否判定において、排出要と判定された場合には、以下のような手順でエア抜き制御（残存空気排出操作）が実施される。

フルリフト運転時においては、図２および図３（ａ）に示されるように、オイルポンプ２３からチェックバルブ２４を介して油圧室１１０に高圧の作動油が供給され、油圧アクチュエータ１１の作用面１１ａ（タペット１１１およびピストン１１３）は突出位置に保持されている。

このようなフルリフト運転が長時間継続されると、オイルポンプ２３から油圧アクチュエータ１１に供給される作動油に不可避的に含まれる微量の気泡が徐々に蓄積する。このような気泡は、作動油よりも軽量であるため、油圧室１１０から上方に延びるオイルリリーフ通路１３の上部、ソレノイドバルブ１４の近傍に滞留することになる。

このような状態で、カム６が、バルブリフト信号（またはカム角信号）に取得される作用角にないタイミング、好ましくは、作用角を経過し、カム６から揺動アーム９に伝達される駆動力が安定するクランク角θ回転後に、ソレノイドバルブ１４を短時間開くと、図３（ｂ）に示されるように、油圧室１１０側の高圧の作動油が、オイルリリーフ通路１３を通じてオイルリザーブタンク１２に流入し、ピストン１２１をスプリング１２５の付勢力に抗して上昇させ、ピストン１２１がオイルリリーフ通路１２２のレベルに到達し、作動油の一部がオイルリリーフ通路１２２に放出される。気泡はオイルリリーフ通路１３の上部に滞留しているので、少量の作動油が放出されるだけで確実に気泡を放出できる。油圧室１１０の作動油が放出されることで、オイルポンプ２３による油圧と油圧室１１０の圧力差が生じ、チェックバルブ２４を介して作動油が供給される。

次に、上述したようなエア抜き制御を含む可変動弁装置１０の制御フローについて、図４を参照しながら説明する。

可変動弁装置１０のソレノイド制御が作動状態となると、エンジン回転数、負荷(トルク)、水温もしくは油温の条件に応じて、ＥＣＵ２０からの制御信号でソレノイドバルブ１４が所定のタイミングで開閉されることにより、吸気バルブ７のフルリフト、小リフト、早閉じ、休止、および、遅開きの制御が選択的に実行される（ステップ４１）。

上記各制御のうち、フルリフト制御が実行されている場合には（ステップ４２）、
（ｉ）バルブリフト量の計測値を予め設定された閾値と比較する、または、
（ｉｉ）フルリフト制御の連続時間（または直前のエア抜き制御実施後の経過時間）を予め設定された閾値と比較する
ことにより、フルリフト判定（残存空気の排出要否判定）を実施する（ステップ４３）。

ステップ４３で排出要（エア抜き制御を要する）と判定された場合には、カム６が作用角にないタイミングで、ＥＣＵ２０からの制御信号によりソレノイドバルブ１４を短時間開いてエア抜き制御を実施する（ステップ４４）。上記（ｉｉ）で判定した場合には、連続時間（または経過時間）をクリアする。

ステップ４２でフルリフト制御が実行されていない場合、および、ステップ４３で排出不要（エア抜き制御不要）と判定された場合にはフローを終了する（スタートに戻る）。この際、上記（ｉｉ）で判定した場合には、連続時間（または経過時間）の計時は継続される。

なお、上記実施形態では、可変動弁装置１０のソレノイド制御のためのソレノイドバルブ１４およびオイルリザーブタンク１２内の圧力とオイルポンプ２３で発生する圧力差を利用してエア抜き制御を実施する場合について述べたが、オイルリザーブタンク１２をバイパスして直接またはリリーフバルブを介してオイルリリーフ通路１２２に至るバイパス通路を追加し、オイルリザーブタンク１２を使用せずにエア抜き操作を行うこともできる。その場合、バイパス通路用のソレノイドバルブを追加するか、ソレノイドバルブ１４を２ポート切換えタイプにすることもできる。

以上述べたように、本発明に係る可変動弁装置１０は、油圧室１１０内の残存空気の排出要否判定手段を備え、排出要と判定された場合に、カム６が作用角にないタイミングでソレノイドバルブ１４を短時間開いてエア抜き制御を必要かつ最小限の頻度で実施可能であり、フルリフト状態での運転が長時間継続された場合におけるバルブリフト量の低下を防止できる。

また、排出要否判定手段が、バルブリフト量の計測値を予め設定された閾値と比較する手段（ｉ）を含み、計測値が閾値より小さい場合に排出要と判定する構成では、計測したフルリフト値が設定された閾値を下回る条件とすることで、良好なタイミングでエア抜き制御を実施でき、装置への負荷を抑制するうえで有利である。

さらに、バルブリフト量の閾値が、予め設定されたフルリフト値から水温または油温補正値およびエンジン回転数補正値を除算することにより動的に決定される構成とすることで、一層良好なタイミングでエア抜き制御を実施でき、装置への負荷を抑制するうえでさらに有利である。

また、バルブのリフト量を計測するバルブリフトセンサ８ｂを備え、バルブリフトセンサ８ｂによりバルブリフト量の計測値を常時取得できるので、精度良く排出要否判定を実施できる。

また、排出要否判定手段が、フルリフト運転の連続時間を計測する手段（または直前のエア抜き制御実施後の経過時間を計測する手段）（ｉｉ）を含み、連続時間または前記経過時間が予め設定された閾値より大きい場合に排出要と判定する構成では、バルブリフトセンサが故障した場合、あるいは、バルブリフトセンサを搭載しない仕様においても、残留空気の排出要否判定を実施できる。

以上、本発明のいくつかの実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能であることを付言する。

１ エンジン（内燃機関）
２ クランクシャフト
２ａ クランク角センサ用タイミングロータ
２ｂ クランク角センサ
５ カムシャフト
５ａ カム角センサ用タイミングロータ
５ｂ カム角センサ
６ カム
７ 吸気バルブ
８ ロッカアーム
８ａ 被検出部
８ｂ バルブリフトセンサ
９ 揺動アーム
９ａ 第１入力ローラ
９ｂ 第２入力ローラ
１０ 可変動弁制御装置
１１ 油圧アクチュエータ
１１ａ 作用面
１２ オイルリザーブタンク（アキュムレータ）
１３ オイルリリーフ通路
１４ ソレノイドバルブ（制御バルブ）
２０ エンジンコントロールユニット
２３ オイルポンプ
２４ チェックバルブ（逆止弁）

Claims (6)

1. 内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブのための可変動弁装置であって、
   前記内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動されるカムと、
   前記バルブを開閉動作させるためのロッカアームと、
   前記ロッカアームに揺動自在に支持され、前記カムに接する第１端部および前記第１端部と位置が異なる第２端部を有する揺動アームと、
   前記第２端部に当接する作用面を有し、前記作用面で前記第２端部の位置が規制されることで、前記カムにより前記揺動アームおよび前記ロッカアームを介して前記バルブが開閉されるようにするとともに、前記作用面を退没させることで、前記バルブの閉時期を制御するための油圧アクチュエータと、を備え、
   前記油圧アクチュエータは、作動油により容積変化して前記作用面を出没駆動させるための油圧室と、前記油圧室から作動油を放出する流路を開閉する制御バルブと、を備え、前記制御バルブを閉じることでフルリフト運転が可能となるものにおいて、
   前記油圧室内の残存空気の排出要否判定手段と、前記排出要否判定手段で排出要と判定された場合に、前記カムが作用角にないタイミングで前記制御バルブを短時間開いて前記残存空気の排出を行うためのエア抜き制御手段と、をさらに備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記排出要否判定手段は、バルブリフト量の計測値を予め設定された閾値と比較する手段を含み、前記計測値が前記閾値より小さい場合に排出要と判定するように構成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. 前記バルブリフト量の閾値は、予め設定されたフルリフト値から水温または油温補正値およびエンジン回転数補正値を除算することにより動的に決定される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装置。
4. 前記バルブのリフト量を計測するバルブリフトセンサをさらに備え、前記バルブリフトセンサにより前記バルブリフト量の計測値が取得されることを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の可変動弁装置。
5. 前記排出要否判定手段は、前記フルリフト運転の連続時間を計測する手段、または、直前のエア抜き制御実施後の経過時間を計測する手段を含み、前記連続時間または前記経過時間が予め設定された閾値より大きい場合に排出要と判定するように構成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。
6. 前記油圧室から作動油を放出する前記流路は、前記油圧室から上方に延在しており、前記制御バルブは前記油圧室より高位置に配設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。

Images