JPWO2007037177A1 - 可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

両弁可変状態と片弁可変状態とを切り換える切換機構を備えた可変動弁装置に関し、切換機構の耐久性の向上を図る。車両発進前のアイドリング時は、内燃機関の運転状態は片弁小リフト領域にある（点Ａ）。このときは、片弁可変状態とされている。車両発進後、運転状態は点Ａ→Ｂ→Ｃと変化し、両弁大リフト領域へ移行する。その後、シフトアップするために、クラッチが切られ、アクセルペダルが解放されると、運転状態は片弁小リフト領域の点Ａへ戻る。この場合において、両弁大リフト領域にある時間は短く、両弁可変状態へ切り換える実益は薄いので、点Ｂ→Ｃにおいて両弁可変状態への切換動作を禁止する。

Description

本発明は、可変動弁装置に係り、特に、バルブの開弁量を機械的に変更可能な可変動弁装置に関する。

従来、例えば、特許文献１に記載されるように、内燃機関の運転状況に応じてバルブのリフト量や作用角を機械的に変更する可変動弁装置が知られている。

特許文献１に記載される可変動弁装置では、カム軸に２つの回転カムが配置され、同一気筒に配置された２つの吸気バルブのうち、第１吸気バルブは第１回転カムによって開閉駆動され、第２吸気バルブは第２回転カムによって開閉駆動されるようになっている。そして、第１回転カムと第１吸気バルブとの間、および第２回転カムと第２吸気バルブとの間には、それぞれ四節リンク機構から構成される可変動弁伝達機構が配置されている。

上記可変動弁装置の四節リンク機構は、回転カムに当接する入力部を有する入力アーム、入力アームに揺動可能に連結される伝達アーム、伝達アームと揺動可能に連結されるとともに回転制御軸周りに揺動可能とされ、回転カムから伝達される駆動力を吸気バルブの開閉を行う出力部へ伝達する揺動アーム、および、回転制御軸を回転中心として回転駆動するとともに、入力アームと揺動可能に連結されるコントロールアーム、から構成されている。四節リンク機構の姿勢を制御して回転カムと入力部との相対位置を変更することで、吸気バルブの作用角およびリフト量を機械的に変更することができる。

また、上記可変動弁装置には、第１吸気バルブに係る四節リンク機構（第１リンク機構）と第２吸気バルブに係る四節リンク機構（第２リンク機構）とを連結する連結機構と、連結解除時に第２リンク機構の姿勢を第２吸気バルブの作用角が最大値になる姿勢に保持するための機構とが設けられている。連結機構は、各四節リンク機構のコントロールアームに形成された貫通穴と、貫通穴内に挿入される連結ピンとから構成されている。また、連結解除時に第２リンク機構の姿勢を保持する機構は、固定プレートに形成された貫通穴と、第２リンク機構のコントロールアーム（第２コントロールアーム）に形成された貫通穴と、前記の連結ピンとから構成されている。

連結ピンは、常に第２コントロールアームの貫通穴に係合しており、第２コントロールアームの貫通穴に係合したまま、第１リンク機構のコントロールアーム（第１コントロールアーム）側にも、固定プレート側にも移動できるようになっている。連結ピンが第１コントロールアーム側に移動し、第１コントロールアームの貫通穴に挿入されることで、第２コントロールアームは第１コントロールアームと連結ピンを介して連結される。コントロールアーム同士が連結されることで、第１リンク機構と第２リンク機構とは常に同一の姿勢をとることになる。したがって、この場合は、第１バルブと第２バルブとを同一の開弁量に制御することができる。

逆に、連結ピンが固定プレート側に移動し、固定プレートの貫通穴に挿入されることで、第２コントロールアームは固定プレートと連結ピンを介して連結される。第２コントロールアームと固定プレートが連結されることで、第２リンク機構の姿勢は一定の姿勢に固定されることになる。この場合は、第１リンク機構の姿勢を制御して回転カムと入力部との相対位置を変更することで、第２バルブの開弁量を固定した状態で、第１バルブの開弁量のみを機械的に変更することができる。

つまり、上記可変動弁装置によれば、第１吸気バルブと第２吸気バルブの開弁量を同一とする場合と、第１吸気バルブと第２吸気バルブの開弁量を相違させる場合とを選択的に実行することができる。これにより、第１吸気バルブと第２吸気バルブとの開弁量、特に各バルブのリフト量を相違させることによって、吸入流量を相違させ、燃焼室内においてスワール（旋回流）を発生させることが可能となり、燃焼室内における燃焼の安定化を図ることが可能となる。

日本特開２００４−１００５５５号公報

上述したように、上記可変動弁装置によれば、第１および第２吸気バルブの双方の開弁量を共に変化させ得る両弁可変状態と、第２吸気バルブの開弁量を固定して第１吸気バルブのみの開弁量を変化させる片弁可変状態との切り換えが可能である。両弁可変状態から片弁可変状態へ切り換える際には、第１コントロールアームのピン穴から連結ピンを抜く動作と、固定プレートのピン穴に連結ピンを挿入する動作の２つの動作が必要となる。また、片弁可変状態から両弁可変状態へ切り換える際には、固定プレートのピン穴から連結ピンを抜く動作と、第１コントロールアームのピン穴に連結ピンを挿入する動作の２つの動作が必要となる。

上記のような内燃機関では、運転状態に応じて、両弁可変状態と片弁可変状態とが切り換えられる。例えば、低回転・低負荷域においては、筒内にスワールを形成して燃焼改善を図る要求があるため片弁可変状態とされ、高回転・高負荷域においては多量の空気を吸入する要求があるため両弁可変状態とされる。つまり、内燃機関の制御装置は、運転領域のうちで、両弁可変状態とすべき両弁可変領域と、片弁可変状態とすべき片弁可変領域とを区分する規則を記憶しており、内燃機関の運転状態が両領域の境界を跨いで変化したら、それに応じて両弁可変状態と片弁可変状態との切り換えを行う。

しかしながら、両弁可変状態と片弁可変状態との切り換えが頻繁に行われると、切換機構を構成する上記の連結ピンやピン穴の摩耗が早期に進行してしまい、切換機構の耐久性に悪影響を及ぼし易い。また、切り換えが頻繁に行われると、切換動作に失敗する可能性も出てくる。万一、切換動作に失敗した場合には、本来の開弁特性が得られず、燃費やドライバビリティの観点で所期の性能を発揮することができなくなってしまう。

この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、両弁可変状態と片弁可変状態とを切り換える切換機構を備えた可変動弁装置において、切換機構の耐久性の向上が図れる可変動弁装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、可変動弁装置であって、
同一気筒に設けられた同種の第１バルブおよび第２バルブの双方の開弁量を連続的に可変とする両弁可変状態と、前記第１バルブの開弁量を連続的に可変とし、前記第２バルブの開弁量を固定とする片弁可変状態とを切り換える切換機構を有する動弁機構と、
内燃機関の運転領域のうち、前記両弁可変状態にすべき両弁可変領域と、前記片弁可変状態にすべき片弁可変領域とを区分する規則を記憶した記憶手段と、
前記規則に従って前記切換機構に切換動作を行わせる通常制御手段と、
内燃機関の運転状態が前記両弁可変領域および前記片弁可変領域の一方から他方へ移行した場合に短時間のうちに元の領域へ戻ることが予想される所定の状況の成立を判断する状況判断手段と、
前記所定の状況が成立している場合には、前記切換動作を禁止する禁止手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記所定の状況は、前記内燃機関と車両の駆動輪との間に介在する変速機の変速実行時から所定時間内にある状況であることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明において、
前記所定の状況は、前記内燃機関と車両の駆動輪との間に介在する変速機のシフト位置がニュートラルまたはパーキングレンジにある状況であることを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
内燃機関の運転状態が前記両弁可変領域および前記片弁可変領域の一方から他方へ移行した後、所定時間が経過しても元の領域へ戻らない場合には、前記切換動作の禁止を解除する禁止解除手段を備えることを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記禁止手段による禁止の回数または禁止の累積時間を計測する計測手段と、
前記禁止の回数または前記禁止の累積時間が所定値を超えた場合には、前記所定の状況が成立している場合であっても、前記切換機構の切換動作を許容する許容手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記禁止手段により前記切換動作が禁止された場合に、目標開弁量を制限する開弁量制限手段を更に備えることを特徴とする。

また、第７の発明は、第６の発明において、
前記動弁機構は、
前記両弁可変状態のときには前記第１バルブおよび前記第２バルブの双方を駆動し、前記片弁可変状態のときには前記第１バルブのみを駆動するメインカムと、
前記片弁可変状態のときに前記第２バルブを駆動するサブカムと、
を含み、
前記開弁量制限手段は、前記禁止手段により前記片弁可変状態から前記両弁可変状態への切換動作が禁止されて前記片弁可変状態に維持された場合に、前記サブカムとその相手側部材とが離間しないような範囲に目標開弁量を制限することを特徴とする。

第１の発明によれば、両弁可変状態と片弁可変状態とを、切換機構によって切り換えることができる。この切換動作は、内燃機関の運転状態に応じて、両弁可変領域と片弁可変領域とを区分する規則に従って行われる。ただし、両弁可変領域および片弁可変領域の一方から他方へ運転状態が移行した際、短時間のうちに元の領域へ戻ることが予想される所定の状況が成立している場合には、切換動作が禁止される。このため、この発明によれば、不要な切換動作を行うことを回避して、切換動作の頻度を少なくすることができる。よって、切換機構の摩耗や傷付きを抑制することができ、切換機構の耐久性を向上することができる。また、切換動作に失敗する可能性を小さくすることもできるので、運転状態に応じた開弁特性を常に実現することができ、良好な燃費特性、排気特性、およびドライバビリティを確実に得ることができる。

第２の発明によれば、変速機の変速実行直後に起き易い、不要な切換動作を確実に回避することができる。このため、走行中における切換動作の頻度を少なくすることができる。

第３の発明によれば、変速機がニュートラルまたはパーキングレンジの状態で行われるフリーアクセル運転（いわゆる空吹かし）時の不要な切換動作を確実に回避することができる。このため、フリーアクセル運転における切換動作の頻度を少なくすることができる。

第４の発明によれば、内燃機関の運転状態が両弁可変領域および片弁可変領域の一方から他方へ移行した後、短時間のうちに元の領域へ戻らなかった場合には、切換動作の禁止を解除して切換動作を実行させることができる。このため、切換動作が不要であると予想される状況であっても、切換動作が実際に必要とされている場合には切換動作を実行させることができ、好適な開弁特性を実現することができる。

第５の発明によれば、切換動作が禁止された回数または禁止された累積時間が所定値を超えた場合には、切換動作が不要と予想される状況が成立している場合であっても、切換動作を実行させることができる。これにより、如何なる状況においても、切換機構の機能を保持する上で必要な頻度の切換動作を実行させることができる。このため、長時間の不作動に起因して切換機構が固着するなどの弊害を防止することができる。

第６の発明によれば、両弁可変状態と片弁可変状態との切換動作が禁止された場合に、目標開弁量を制限することができる。このため、切換動作の禁止に伴う弊害（例えば騒音など）の発生を確実に防止することができる。

第７の発明によれば、動弁機構が、両弁可変状態のときには第１バルブおよび第２バルブの双方を駆動し、片弁可変状態のときには第１バルブのみを駆動するメインカムと、片弁可変状態のときに第２バルブを駆動するサブカムとを含む場合において、片弁可変状態から両弁可変状態への切換動作が禁止されて片弁可変状態に維持された場合に、サブカムとその相手側部材とが離間しないような範囲に目標開弁量を制限することができる。このため、離間したサブカムと相手側部材とが再接触（衝突）することを確実に防止することができるので、その衝撃で騒音が発生したり、サブカムや相手側部材の表面が損傷したりすることをより確実に防止することができる。

本発明の実施の形態１の可変動弁装置を備えたシステムの構成を説明するための図である。 本実施形態の可変動弁装置が備える動弁機構の構成を説明するための斜視図である。 図２に示す動弁機構における可変動弁機構の構成を説明するための図である。 図２に示す可変動弁機構及び固定動弁機構を示す分解斜視図である。 切換ピンを作動させるための油圧系の構成を示す概略図である。 両弁可変状態と片弁可変状態との切換マップを示す図である。 両弁可変状態と片弁可変状態との切換マップを示す図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。 第１吸気バルブおよび第２吸気バルブのバルブリフト（リフトカーブ）を示す図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒
３ ピストン
４ シリンダブロック
５ クランクシャフト
６ クランク角センサ
８ シリンダヘッド
１０ 燃焼室
１１ 点火プラグ
１２ 吸気ポート
１４ 吸気バルブ
１５ 吸気カム軸
１６，１７ 吸気カム
１８ 可変動弁装置
１９ 吸気通路
２０ インジェクタ
２１ サージタンク
２２ スロットルバルブ
２３ スロットルモータ
２４ アクセル開度センサ
２５ スロットル開度センサ
２６ エアフロメータ
２７ エアクリーナ
２８ 排気ポート
３０ 排気通路
３１ 空燃比センサ
３５ ロッカーアーム
３６ ロッカーローラ
３７ 油圧式ラッシュアジャスタ
３８ ロストモーションスプリング
４０ 可変動弁機構
４１ 制御軸
４２ 制御アーム
４３ ボルト
４４ 中間アーム
４５ ピン
５０ 揺動カムアーム
５２ 第１ローラ
５３ 第２ローラ
５４ 連結軸
６０ ECU
６２ シフトポジションセンサ
７０ 固定動弁機構
７１ 大リフトアーム
７２ アーム連結機構
７３ 入力ローラ
７４ 切換ピン
７５ 油圧室
７６ ピン穴
７７ リターンスプリング
７８ ピストン
８１ 油路
８２ ポンプ
８３ 排出路
８４ 排出弁
８５ オリフィス

実施の形態１．
［システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態１の可変動弁装置を備えたシステムの構成を説明するための図である。本実施の形態１のシステムは、動力源として車両に搭載された内燃機関１を備えている。内燃機関１は、複数の気筒２を有している。図１には、複数気筒のうちの１気筒のみを示している。

内燃機関１は、筒内にピストン３を収納したシリンダブロック４を備えている。ピストン３は、コンロッドを介してクランクシャフト５と接続されている。クランクシャフト５の近傍には、クランク角センサ６が設けられている。クランク角センサ６は、クランクシャフト５の回転角度を検出するように構成されている。

シリンダブロック４の上部にはシリンダヘッド８が組み付けられている。ピストン３上面からシリンダヘッド８までの空間は燃焼室１０を形成している。シリンダヘッド８には、燃焼室１０内の混合気に点火する点火プラグ１１が設けられている。

シリンダヘッド８は、燃焼室１０と連通する吸気ポート１２を備えている。吸気ポート１２と燃焼室１０との接続部には吸気バルブ１４が設けられている。吸気バルブ１４と吸気カム軸１５の吸気カム１６との間には、動弁機構１８が設けられている。動弁機構１８の詳細については、後述する。

吸気ポート１２には、吸気通路１９が接続されている。吸気ポート１２の近傍には、吸気ポート１２内に燃料を噴射するインジェクタ２０が設けられている。吸気通路１９の途中にはサージタンク２１が設けられている。

サージタンク２１の上流にはスロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２は、スロットルモータ２３により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ２２は、アクセル開度センサ２４により検出されるアクセル開度AAに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ２２の近傍には、スロットル開度センサ２５が設けられている。スロットル開度センサ２５は、スロットル開度TAを検出するように構成されている。スロットルバルブ２２の上流には、エアフロメータ２６が設けられている。エアフロメータ２６は吸入空気量Gaを検出するように構成されている。エアフロメータ２６の上流にはエアクリーナ２７が設けられている。

また、シリンダヘッド８は、燃焼室１０と連通する排気ポート２８を備えている。排気ポート２８と燃焼室１０との接続部には排気バルブ２９が設けられている。排気ポート２８には排気通路３０が接続されている。排気通路３０には、排気空燃比を検出する空燃比センサ３１が設けられている。

また、本実施の形態のシステムは、制御装置としてのECU（Electronic Control Unit）６０を備えている。ECU６０の出力側には、点火プラグ１１、動弁機構１８、インジェクタ２０、スロットルモータ２３のほか、後述する排出弁８４（図５参照）等が接続されている。ECU６０の入力側には、クランク角センサ６、スロットル開度センサ２５、アクセル開度センサ２４、エアフロメータ２６、空燃比センサ３１等が接続されている。ECU６０は、各センサの出力に基づいて、燃料噴射制御や点火時期制御のような内燃機関全体の制御を実行する。

内燃機関１と、車両の駆動輪との間には、変速機（図示せず）が介在している。ECU６０には、この変速機のシフト位置を検出するシフトポジションセンサ６２が更に接続されている。なお、この変速機は、手動変速機、自動変速機の何れでも良い。

［可変動弁装置の構成］
図２は、本実施形態の可変動弁装置が備える動弁機構１８の構成を説明するための斜視図である。

図２に示すように、吸気カム軸１５には、１気筒当たり２つの吸気カム１６，１７が設けられている。そして、第１吸気カム１６を中心にして左右対称に２つの第１吸気バルブ１４Ｌおよび第２吸気バルブ１４Ｒが配置されている。第１吸気カム１６と吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒとの間には、第１吸気カム１６の回転運動に各吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒのリフト運動を連動させる可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒがそれぞれ設けられている。一方、第２吸気カム１７は、第１吸気カム１６との間で、第２吸気バルブ１４Ｒを挟むようにして配置されている。第２吸気カム１７と第２吸気バルブ１４Ｒとの間には、第２吸気カム１７の回転運動に第２吸気バルブ１４Ｒのリフト運動を連動させる固定動弁機構７０が設けられている。本動弁機構１８は、第２吸気バルブ１４Ｒのリフト連動の連動先を、可変動弁機構４０Ｒと固定動弁機構７０との間で選択的に切り換えることができるように構成されている。

（１）可変動弁機構の詳細構成
図３は、図２に示す動弁機構１８における可変動弁機構４０の構成を説明するための図である。具体的には、図３は、可変動弁機構４０を吸気カム軸１５の軸方向から見た図である。尚、左右の可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒは、基本的には、第１吸気カム１６に対して対称形であるので、ここでは左右の可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒを区別することなくその構成を説明する。また、本明細書および図面では、左右の可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒを区別しないときには、単に可変動弁機構４０と表記する。同様に、可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒの各構成部品や吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒ等の対称に配置されている部品については、特に区別をする必要がある時以外は、左右を区別するＬ、Ｒの記号は付けないものとする。

図３に示すように、動弁機構１８は、吸気バルブ１４を開方向へ押圧するロッカーアーム３５を有している。可変動弁機構４０は、第１吸気カム１６とロッカーアーム３５との間に介在している。可変動弁機構４０は、第１吸気カム１６の回転運動とロッカーアーム３５の揺動運動との連動状態を連続的に変化させるように構成されている。

可変動弁機構４０は、吸気カム軸１５と平行に配置された制御軸４１を有している。制御軸４１には、制御アーム４２がボルト４３によって固定されている。制御アーム４２の一部は、制御軸４１の径方向に突出している。制御アーム４２の突出部には、中間アーム４４がピン４５によって取り付けられている。ピン４５は、制御軸４１の中心から偏心した位置に配置されている。よって、中間アーム４４は、ピン４５を中心にして揺動するように構成されている。

制御軸４１には、揺動カムアーム５０が揺動可能に支持されている。揺動カムアーム５０は、第１吸気カム１６に対向する側に、スライド面５０ａを有する。スライド面５０ａは、第２ローラ５３に接触するように形成されている。スライド面５０ａは、第２ローラ５３が揺動カムアーム５０の先端側から制御軸４１の軸中心側に向かって移動するほど、第１吸気カム１６との間隔が徐々に狭まるような曲面で形成されている。また、揺動カムアーム５０は、スライド面５０ａの反対側に、揺動カム面５１を有する。揺動カム面５１は、揺動カムアーム５０の揺動中心からの距離が一定となるように形成された非作用面５１aと、非作用面５１ａから離れた位置ほど制御軸４１の軸中心からの距離が遠くなるように形成された作用面５１ｂとで構成されている。

スライド面５０ａと第１吸気カム１６の周面との間には、第１ローラ５２と第２ローラ５３が配置されている。より具体的には、第１ローラ５２は、第１吸気カム１６の周面と接触するように配置されている。また、第２ローラ５３は、揺動カムアーム５０のスライド面５０ａに接触するように配置されている。第１ローラ５２と第２ローラ５３とは、共に中間アーム４４の先端部に固定された連結軸５４によって回転自在に支持されている。中間アーム４４は、ピン４５を支点として揺動するので、これらのローラ５２，５３もピン４５から一定距離を保ちながらスライド面５０ａおよび第１吸気カム１６の周面に沿って揺動する。

また、揺動カムアーム５０には、バネ座５０ｂが形成されている。このバネ座５０ｂには、ロストモーションスプリング３８の一端が掛けられている。ロストモーションスプリング３８の他端は、内燃機関の静止部位に固定されている。ロストモーションスプリング３８は圧縮バネである。ロストモーションスプリング３８から受ける付勢力により、揺動カムアーム５０のスライド面５０ａが第２ローラ５３に押し当てられ、更に、第１ローラ５２が第１吸気カム１６に押し当てられる。これにより、第１ローラ５２及び第２ローラ５３は、スライド面５０ａと第１吸気カム１６の周面とに両側から挟み込まれた状態で位置決めされる。

揺動カムアーム５０の下方には、上記ロッカーアーム３５が配置されている。ロッカーアーム３５には、揺動カム面５１に対向するようにロッカーローラ３６が設けられている。ロッカーローラ３６は、ロッカーアーム３５の中間部に回転自在に取り付けられている。ロッカーアーム３５の一端は、バルブ１４のバルブシャフト１４ａに当接されており、ロッカーアーム３５の他端は、油圧式ラッシュアジャスタ３７によって回転自在に支持されている。リフト作動の際、バルブシャフト１４ａ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、ロッカーアーム３５を押し上げる方向に付勢されている。ロッカーローラ３６は、この付勢力と油圧式ラッシュアジャスタ３７によって揺動カムアーム５０の揺動カム面５１に押し当てられている。

上述した可変動弁機構４０の構成によれば、第１吸気カム１６の回転に伴って、第１吸気カム１６の押圧力が第１ローラ５２及び第２ローラ５３を介してスライド面５０ａに伝達される。その結果、揺動カム面５１とロッカーローラ３６との接点が非作用面５１ａから作用面５１ｂにまで及ぶと、ロッカーアーム３５が押し下げられ、バルブ１４が開弁する。

また、可変動弁機構４０の構成によれば、制御軸４１の回転位置を変化させると、スライド面５０ａ上における第２ローラ５３の位置が変化し、リフト動作時の揺動カムアーム５０の揺動範囲が変化する。より具体的には、制御軸４１を図３における反時計回り方向に回転させると、スライド面５０ａ上における第２ローラ５３の位置が揺動カムアーム５０の先端側に移動する。そうすると、第１吸気カム１６の押圧力が伝達されることで揺動カムアーム５０が揺動動作を開始した後に、現実にロッカーアーム３５が押圧され始めるまでに要する揺動カムアーム５０の回転角度は、制御軸４１が図３における反時計回り方向に回転するほど大きくなる。つまり、制御軸４１を図３における反時計回り方向に回転させることにより、バルブ１４の作用角及びリフト量を小さくすることができる。逆に、制御軸４１を時計回り方向に回転させることにより、バルブ１４の作用角及びリフト量を大きくすることができる。

上述したように、本実施形態の可変動弁機構４０は、バルブ１４の作用角及びリフト量を共に可変とするものである。本明細書では、作用角及びリフト量を総称して「開弁量」と呼ぶこととする。なお、本発明における可変動弁機構は、作用角及びリフト量の一方を可変とするものでもよい。

（２）固定動弁機構の詳細構成
次に、図２及び図４を参照して、固定動弁機構７０の詳細な構成について説明する。図４は、図２に示す可変動弁機構４０及び固定動弁機構７０を示す分解斜視図である。

図２に示すように、固定動弁機構７０は、第２吸気カム１７と第２揺動カムアーム５０Ｒとの間に介在している。固定動弁機構７０は、第２揺動カムアーム５０Ｒの揺動運動を第２吸気カム１７の回転運動に連動させるものである。固定動弁機構７０は、第２吸気カム１７によって駆動される大リフトアーム７１と、大リフトアーム７１を第２揺動カムアーム５０Ｒに結合させるアーム連結機構７２（図４参照）とを備えている。アーム連結機構７２は、後述する切換ピン７４、油圧室７５、ピン穴７６、リターンスプリング７７及びピストン７８によって構成されている。

大リフトアーム７１は、制御軸４１上に第２揺動カムアーム５０Ｒと並んで配置され、第２揺動カムアーム５０Ｒとは独立して揺動可能となっている。大リフトアーム７１には、第２吸気カム１７の周面に接触する入力ローラ７３が回転可能に支持されている。

図４に示すように、大リフトアーム７１には、バネ座７１ａが形成されている。このバネ座７１ａには、上記揺動カムアーム５０と同様に、図示しないロストモーションスプリングが掛けられている。このロストモーションスプリングのバネ力によって、入力ローラ７３が第２吸気カム１７の周面に押し当てられる。

大リフトアーム７１は、第２揺動カムアーム５０Ｒに向けて出し入れ可能な切換ピン７４を備えている。大リフトアーム７１には、第２揺動カムアーム５０Ｒ側に開口部を有する油圧室７５が形成されている。この油圧室７５内に切換ピン７４が嵌め込まれている。油圧室７５は、後述する油圧系に接続されている。油圧系により油圧室７５内の油圧が高められた場合に、切換ピン７４は、その油圧によって油圧室７５から第２揺動カムアーム５０Ｒに向けて押し出される。

一方、第２揺動カムアーム５０Ｒには、大リフトアーム７１側に開口部を有するピン穴７６が形成されている。切換ピン７４とピン穴７６は、制御軸４１の中心からの距離が等しい位置に形成されている。ピン穴７６内には、その奥側からリターンスプリング７７と、リフタとしてのピストン７８とが配置されている。

図５は、切換ピン７４を作動させるための油圧系の構成を示す概略図である。
図５に示すように、制御軸４１内には、油路８１が形成されている。この油路８１は、油圧室７５と、制御軸４１と大リフトアーム７１との摺動隙間と、制御軸４１と第２揺動カムアーム５０Ｒとの摺動隙間とにそれぞれ接続されている。また、この油路８１は、ポンプ８２に接続されている。油路８１の途中には、排出路８３が接続されている。排出路８３には、排出弁８４が設けられている。さらに、排出路８３における排出弁８４の下流にはオリフィス８５が設けられている。

ポンプ８２で加圧された潤滑油は、油路８１を通って上記摺動隙間に供給される。また、油路８１を流れる潤滑油の一部は、油圧室７５に供給される。よって、油圧室７５内の油圧を上げることができる。一方、排出弁８４を開弁操作すると、排出路８３から潤滑油が排出される。これにより、油圧室７５内の油圧を下げることができる。油圧室７５内の油圧を制御することにより、切換ピン７４を作動させることができる。

［実施の形態１の特徴］
（片弁可変状態）
大リフトアーム７１は第２吸気カム１７に駆動されて常に揺動しているが、第２吸気カム１７のベース円部分が入力ローラ７３に接触している期間においては、瞬間的に静止している。また、第２揺動カムアーム５０Ｒも、第１吸気カム１６に駆動されて揺動しているが、第１吸気カム１６のベース円部分が第１ローラ５２に接触している期間においては、瞬間的に静止している。この両者の静止期間は重なっている。つまり、大リフトアーム７１と第２揺動カムアーム５０Ｒとが同時に静止する期間が存在する。

上記静止状態における第２揺動カムアーム５０Ｒの角度は、制御軸４１の回転位置に応じて変化する。よって、大リフトアーム７１と第２揺動カムアーム５０Ｒとの静止状態において、切換ピン７４の位置とピン穴７６の位置とを一致させることができるような制御軸４１の回転位置が存在する。この制御軸４１の回転位置を以下「ピン切換位置」と称する。つまり、動弁機構１８では、制御軸４１の回転位置をピン切換位置にすることにより、ピン穴７６の位置と切換ピン７４の位置とを一致させることができる。よって、この状態のときに、以下のようにして、アーム連結機構７２の切換動作を実行することができる。

ピン穴７６の位置と切換ピン７４の位置とが一致したとき、切換ピン７４はピストン７８に当接する。このとき、リターンスプリング７７がピストン７８を押す力よりも、油圧室７５内の油圧が切換ピン７４を押す力の方が大きければ、切換ピン７４は、ピストン７８をピン穴７６の奥に押し込むようにしてピン穴７６内に進入する。つまり、油圧室７５内の油圧を油圧系により上げることで、切換ピン７４をピン穴７６に挿入することができる。切換ピン７４がピン穴７６内に挿入されると、第２揺動カムアーム５０Ｒと大リフトアーム７１とが連結される。これにより、第２吸気バルブ１４Ｒのリフト運動の連動先を可変動弁機構２０Ｒから固定動弁機構７０へ切り換えることができる。

この場合、第２揺動カムアーム５０Ｒには、吸気カム軸１５の回転運動が第２吸気カム１７から大リフトアーム７１を介して伝達される。第２吸気バルブ１４Ｒの開弁量は、第２吸気カム１７、大リフトアーム７１および第２揺動カムアーム５０Ｒの形状及び位置関係によって機械的に決まり、制御軸４１の回転位置に関係なく常に一定の開弁量（大リフト及び大作用角）に固定される。これに対し、第１揺動カムアーム５０Ｌには、第１吸気カム１６から第１ローラ５２及び第２ローラ５３Ｌを介して第１吸気カム１６の回転運動が伝達される。よって、第１吸気バルブ１４Ｌの開弁量は、制御軸４１の回転位置に連動して変化することになる。

このように、第２吸気バルブ１４Ｒの開弁量が大開弁量に固定され、第１吸気バルブ１４Ｌの開弁量のみが制御軸４１の回転位置に応じて変化する状態を、本明細書では「片弁可変状態」と呼ぶ。片弁可変状態では、第２吸気バルブ１４Ｒを大リフトとし、第１吸気バルブ１４Ｌを小リフトとすることができる。これにより、第２吸気バルブ１４Ｒからは多量の空気が、第１吸気バルブ１４Ｌからは少量の空気が筒内に流入する。この流入量の偏りにより、筒内にスワール流（旋回流）を形成することができる。スワール流を形成することにより、低回転・低負荷域での燃焼の改善が図れる。

（両弁可変状態）
一方、ピン穴７６の位置と切換ピン７４の位置とが一致したときに、油圧室７５内の油圧を下げることで、切換ピン７４をピン穴７６から抜くことができる。これにより、大リフトアーム７１と第２揺動カムアーム５０Ｒとの連結が解除される。よって、第２吸気バルブ１４Ｒのリフト運動の連動先を固定動弁機構７０から可変動弁機構２０Ｒへ切り換えることができる。

この場合、カム軸１５の回転運動は、第１吸気カム１６から第１及び第２ローラ５２，５３を介して、第１及び第２揺動カムアーム５０Ｌ，５０Ｒのそれぞれのスライド面５０ａに伝達される。よって、第１吸気バルブ１４Ｌ及び第２吸気バルブ１４Ｒの開弁量は、共に、制御軸４１の回転に連動して変化することとなる。従って、第１吸気バルブ１４Ｌの開弁量と第２吸気バルブ１４Ｒの開弁量とを制御軸４１の回転位置に応じて共に変化させることができる。このように、第１吸気バルブ１４Ｌおよび第２吸気バルブ１４Ｒの開弁量が揃って可変となる状態を、本明細書では「両弁可変状態」と称する。

ECU６０は、内燃機関１の運転状態（具体的には機関回転数NEおよび負荷）に応じて、両弁可変状態と片弁可変状態とを切り換えるようになっている。図６は、ECU６０が記憶している、両弁可変状態と片弁可変状態との切換マップを示す図である。この切換マップには、横軸に機関回転数NE、縦軸に負荷をそれぞれとることにより、内燃機関１の運転領域が表されている。

ここで言う「負荷」とは、内燃機関１のトルク、負荷率、あるいはアクセル開度AAなど、内燃機関１の負荷に相関を有する何れかの指標を意味する。ECU６０は、アクセル開度センサ２４、エアフロメータ２６等のセンサ出力に基づいて、この負荷の値を算出することができる。また、ECU６０は、クランク角センサ６の出力に基づいて、機関回転数NEを算出することができる。このようにして、ECU６０は、内燃機関１の現在の運転状態が切換マップ中のどこにあるかを検知することができる。

図６中、切換ピン作動線Ｐは、両弁可変状態と片弁可変状態との切り換えが行われる境界を表す。また、図６中、二つ並んだ丸印は第１吸気バルブ１４Ｌおよび第２吸気バルブ１４Ｒを表し、その丸印の中の文字は開弁量の大小を表す。

図６に示すように、切換ピン作動線Ｐよりも低回転・低負荷側の領域は、片弁可変状態とされる領域である。この領域を本実施形態では「片弁小リフト領域」と称する。片弁小リフト領域では、アーム連結機構７２の切換ピン７４は、ピン穴７６に挿入された連結状態とされる。

一方、切換ピン作動線Ｐよりも高回転・高負荷側の領域は、両弁可変状態とされる領域である。この領域を本実施形態では「両弁大リフト領域」と称する。この両弁大リフト領域では、アーム連結機構７２の切換ピン７４は、ピン穴７６から抜去された状態、すなわち非連結状態とされる。

ECU６０は、通常時は、上述のような切換マップに従って片弁可変状態と両弁可変状態とを切り換える。一般には、低回転・低負荷側の領域では燃焼が不安定・不完全になり易い。これに対し、本実施形態では、低回転・低負荷側の片弁小リフト領域において、第２吸気バルブ１４Ｒを大リフトとし第１吸気バルブ１４Ｌを小リフトとすることにより、スワールを形成して燃焼を改善することができる。このため、燃費および排気エミッションの低減が図れる。一方、高回転・高負荷側の両弁大リフト領域では、両吸気バルブ１４のリフトを共に大きくすることにより、十分な量の空気を筒内に吸入することができる。

ECU６０は、内燃機関１の運転状態が片弁小リフト領域から両弁大リフト領域へ移行した場合、通常時は直ちに切換ピン７４をピン穴７６から抜去して、両弁可変状態へ切り換える。しかしながら、運転状態が片弁小リフト領域から両弁大リフト領域へ移行した場合であっても、状況によっては、短時間のうちにまた片弁小リフト領域へ戻ることが考えられる。

そのような状況の一例としては、車両発進後の加速時が挙げられる。車両発進前、内燃機関１は図６中の点Ａで示すアイドリング状態にある。１速で発進した後、車両が加速するに従い、運転状態は、図６中の点Ａ→Ｂと変化し、更に点Ｂ→Ｃと変化する。その後、２速にシフトアップするために、クラッチが切られ、アクセルペダルが解放される。これにより、内燃機関１の運転状態はアイドリング状態へ戻るので、点Ｃ→Ａへ戻る。

３速、４速とシフトアップするときにも、上記と同様の変化が生じる。すなわち、車両発進後の加速時には、内燃機関１の運転状態は、比較的短時間のうちに、図６中の点Ａ→Ｂ→Ｃ→Ａと循環する。このような場合に、図６に示す切換マップに従って直ちにアーム連結機構７２の切換動作を行うこととすると、点Ｂ→Ｃで切換ピン７４がピン穴７６から抜去された後、まもなく、点Ｃ→Ａで切換ピン７４がピン穴７６に再挿入されることとなる。すなわち、点Ｂ→Ｃ→Ａにおいて両弁可変状態が維持される時間は極めて短い。このため、両弁可変状態に切り換えるメリットは少ない。むしろ、切換ピン７４の頻繁な抜き差しによって、切換ピン７４やピン穴７６の摩耗を進行させたり、傷付きを招いたりするというデメリットの方が大きい。そこで、本実施形態では、アーム結合機構７２の耐久性に鑑み、上記のような場合には、切換ピン７４の切換動作を行わないこととした。

上記のような回避すべき切換動作は、変速機の変速に伴うものである。そこで、本実施形態では、変速に伴う切換動作を識別してこれを回避するため、変速機の変速直後の所定時間内においては、アーム結合機構７２の切換動作を一時的に禁止することとした。

上記のような処理によれば、車両発進後の加速時のみならず、次のような状況においても、必要性の低い切換動作を識別して、それを回避することができる。図７中の点Ｄ〜Ｋの変化は、高速走行中に上り坂にさしかかった場合の運転状態の変化を示す。この場合、内燃機関１の運転状態は、次のように変化する。車両が上り坂にさしかかると、登坂抵抗によって車速が徐々に低下し、これに伴って機関回転数NEも徐々に低下する（Ｄ→Ｅ）。そうすると、運転者は車速の回復を所望してシフトダウン操作を行う。このシフトダウン操作のため、クラッチが切られ、アクセルペダルが解放されると、内燃機関１はアイドル状態へ向かって変化する（Ｅ→Ｆ）。シフトダウン後、アクセルペダルが踏まれることにより、内燃機関１は高回転・高負荷状態へと変化する（Ｆ→Ｇ）。そのまま加速が継続されることにより、機関回転数NEが上昇する（Ｇ→Ｈ）。車速が十分に回復すると、運転者はシフトアップ操作を行う。このシフトアップ操作のため、クラッチが切られ、アクセルペダルが解放されると、内燃機関１はアイドル状態へ向かって変化する（Ｈ→Ｉ）。シフトアップ後、機関回転数NEはシフトアップ前より低い回転数となる（Ｉ→Ｊ）。その後、この変速段にて、定常運転が行われる（Ｊ→Ｋ）。

このような状況では、図７に示す切換マップに従って直ちにアーム連結機構７２の切換動作を行うこととすると、Ｆ→Ｇで切換ピン７４がピン穴７６から抜去された後、まもなく、Ｈ→Ｉで切換ピン７４がピン穴７６に再挿入される。この場合にも、両弁可変状態が維持される時間は極めて短いので、わざわざ両弁可変状態に切り換えるメリットは少なく、むしろ、切換ピン７４やピン穴７６の摩耗を進行させるというデメリットの方が大きい。すなわち、この場合の切換動作も、回避すべきものと言える。本実施形態によれば、点Ｆで行われる変速の実行を検知し、その後所定時間内のアーム結合機構７２の切換動作を一時的に禁止することにより、上記回避すべき切換動作を行わないようにすることができる。

［実施の形態１における具体的処理］
図８は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU６０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定時間ごとに周期的に実行されるものとする。図８に示すルーチンによれば、まず、変速機の変速が実施されたか否かが判別される（ステップ１００）。変速の実施の有無は、シフトポジションセンサ６２により検出することができる。このステップ１００において変速が実施されていないと判別された場合には、アーム連結機構７２の切換動作を禁止する必要がないので、以下の処理は行われない。この場合には、片弁可変状態と両弁可変状態との切り換えを切換マップに従って直ちに行う通常制御が継続される。

一方、ステップ１００において変速が実施されたと判別された場合には、次に、その変速の実施時から所定時間内に、内燃機関１の運転状態が片弁小リフト領域から両弁大リフト領域へ変化したか否かが判別される（ステップ１０２）。ここでの所定時間は、図６のＢ→Ｃ→Ａの変化や、図７のＦ→Ｇ→Ｈ→Ｉの変化に要する時間を調査したデータ等に基づいて定められるものであり、予めECU６０に記憶されている。

このステップ１０２において片弁小リフト領域から両弁大リフト領域への変化が認められない場合は、アーム連結機構７２の切り換え命令が出ていないことを意味する。この場合には、切換動作を禁止する必要はないので、以下の処理は行われず、通常制御が継続される。

一方、このステップ１０２において片弁小リフト領域から両弁大リフト領域への変化が認められた場合には、アーム連結機構７２の切換動作が禁止される（ステップ１０４）。すなわち、内燃機関１の運転状態が両弁大リフト領域に移行したものの、切換ピン７４をピン穴７６に挿入したままとし、両弁可変状態への切り換えを実行しない。このステップ１０２で片弁小リフト領域から両弁大リフト領域への変化が認められた場合、その変化は図６中のＢ→Ｃや図７中のＦ→Ｇのような変化に相当し、短時間のうちに片弁小リフト領域へ戻ることが予想される。上記ステップ１０４の処理によれば、このような場合の切換動作を回避することができる。

図８に示すルーチンでは、次に、片弁小リフト領域から両弁大リフト領域へ運転状態が変化してからの経過時間が所定時間に達したか否かが判別される（ステップ１０６）。本実施形態では、上記ステップ１０４の処理により、片弁小リフト領域へ短時間のうちに戻ることを予想して、両弁可変状態への切換を回避している。しかしながら、車両の走行条件や運転者の操作内容によっては、すぐには片弁小リフト領域へ戻らず、両弁大リフト領域にとどまる場合もある。そのような場合には、内燃機関１に所期の性能を発揮させるため、両弁可変状態へ切り換えた方が望ましい。そこで、本実施形態では、上記ステップ１０６において両弁大リフト領域へ変化してからの経過時間が所定時間に達しても片弁小リフト領域へ戻っていない場合には、本ルーチンの処理を終了して（RETURN）、通常制御へ戻ることとした。通常制御へ戻ることにより、切換マップに従って、両弁可変状態への切換動作が実行される。なお、ここでの所定時間は、内燃機関１の種類や搭載車両の用途などによってもその好ましい値は異なるが、通常、数秒〜十数秒程度とされる。

図８に示すルーチンでは、次に、片弁小リフト領域および両弁大リフト領域以外の領域へ運転状態が変化したか否かが判別される（ステップ１０８）。ここで、片弁小リフト領域および両弁大リフト領域以外の領域とは、両弁可変リフト領域のことを言う。両弁可変リフト領域とは、両弁可変状態として、両吸気バルブ１４のリフト量を共に中リフト〜小リフトに可変制御する領域である。この両弁可変リフト領域は、例えば内燃機関１の減速時、エンジンブレーキの利きをよくするなどの目的で設定される。この両弁可変リフト領域の範囲は、切換マップとは別個にECU６０に記憶されている。

上記ステップ１０８において運転状態が両弁可変リフト領域へ変化した場合には、本ルーチンの処理を終了して（RETURN）、通常制御へ戻ることとした。通常制御へ戻ることにより、所定の規則に基づいて、両弁可変状態への切換動作が実行される。なお、両弁可変リフト領域は、減速時に限らず、軽負荷運転時、アイドリング時、低温始動時、冷間時等においても必要に応じて設定することができる。

図８に示すルーチンでは、次に、運転状態が両弁大リフト領域から片弁小リフト領域へ戻ったか否かが判別される（ステップ１１０）。このときには、上記ステップ１０４の処理により、両弁可変状態への切換実行が禁止された状態になっている。その状況の下で、運転状態が片弁小リフト領域へ戻ってきたときには、両弁可変状態への切換命令もなくなるので、切換動作を禁止する必要もなくなる。そこで、この場合には、本ルーチンの処理を終了して（RETURN）、通常制御へ戻ることとした。一方、上記ステップ１１０において、運転状態が未だ両弁大リフト領域にある場合には、上記ステップ１０６以下の処理が再度実行される。

以上述べたような処理によれば、アーム連結機構７２の切換動作を実行する必要性の低い場合には、その切換動作が禁止される。このため、アーム連結機構７２が必要以上に摩耗するのを回避することができ、アーム連結機構７２の耐久性を向上することができる。

ところで、上述した実施の形態１では、変速機の変速の実施をシフトポジションセンサ６２によって検出しているが、変速の検出方法はこれに限定されるものではない。例えば、クラッチの断接を検出するクラッチセンサを設け、クラッチが切られたことをもって変速の実施を検出してもよい（手動変速機の場合）。あるいは、機関回転数NEと車速との比に基づいて、変速の実施を検出することもできる。車速センサはいかなる車両にも通常設置されているものであるので、このような車速を用いる方法によれば、新たにセンサを追加することなく変速の実施を検出することができる。

また、上述した実施の形態１では、所定の状況下で片弁小リフト領域から両弁大リフト領域へ移行した場合の切換動作の実行を禁止することとしているが、本発明では、この逆に、両弁大リフト領域から片弁小リフト領域へ移行した場合の切換動作の実行を禁止することとしてもよい。

また、上述した実施の形態１では、第１吸気バルブ１４Ｌおよび第２吸気バルブ１４Ｒの開弁量（両弁可変状態のとき）、あるいは第１吸気バルブ１４Ｌの開弁量（片弁可変状態のとき）を連続的に可変とする動弁機構を例に説明したが、本発明は、これらの開弁量を多段的に（多段階に）可変とする動弁機構の場合にも適用することができる。

また、上述した実施の形態１では、本発明を吸気バルブの可変動弁装置に適用した場合について説明したが、本発明は排気バルブの可変動弁装置にも適用することが可能である。

なお、上記の各変形例は、以下に説明する他の実施形態においても同様に適用可能である。

また、上述した実施の形態１においては、片弁小リフト領域が前記第１の発明における「片弁可変領域」に、両弁大リフト領域が前記第１の発明における「両弁可変領域」に、アーム連結機構７２が前記第１の発明における「切換機構」に、ECU６０が前記第１の発明における「記憶手段」に、それぞれ相当している。また、ECU６０が、切換マップに従ってアーム連結機構７２に切換動作を実行させることにより前記第１の発明における「通常制御手段」が、上記ステップ１００および１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「状況判断手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「禁止手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより、前記第４の発明における「禁止解除手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略または簡略する。本実施形態のシステムは、実施の形態１と同様のハードウェア構成を用いて、ECU６０に、後述する図９に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

車両停止時に運転者がアクセルペダルを踏むことにより、内燃機関１にフリーアクセル運転（いわゆる空吹かし）を行わせる場合がある。このフリーアクセル運転が長時間に渡って行われることは極めて少ない。よって、フリーアクセル運転時において運転状態が片弁小リフト領域から両弁大リフト領域へ変化した場合も、短時間のうちに片弁小リフト領域へ戻ることが予想される。そこで、本実施形態では、この場合にも、両弁可変状態への切換の実行を回避し、アーム連結機構７２の耐久性の向上を図ることとした。

［実施の形態２における具体的処理］
図９は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU６０が実行するルーチンのフローチャートである。図９に示すルーチンによれば、まず、変速機のシフト位置がニュートラル（手動変速機または自動変速機の場合）あるいはパーキングレンジ（自動変速機の場合）にあるか否かが、シフトポジションセンサ６２の出力に基づいて判別される（ステップ１２０）。シフト位置がニュートラルあるいはパーキングレンジにない場合には、フリーアクセル運転が行われることはないので、以下の処理は実行されない。

上記ステップ１２０において、シフト位置がニュートラルあるいはパーキングレンジにある場合には、次に、内燃機関１の運転状態が片弁小リフト領域から両弁大リフト領域へ変化したか否かが判別される（ステップ１２２）。両弁大リフト領域への変化が認められた場合には、フリーアクセル運転が行われていると判断することができる。このため、この場合には、アーム連結機構７２の切換動作が禁止される（ステップ１２４）。すなわち、内燃機関１の運転状態が両弁大リフト領域に移行したものの、切換ピン７４をピン穴７６に挿入したままとし、両弁可変状態への切り換えを実行しない。

図９に示すルーチンでは、次に、運転状態が両弁大リフト領域以外の領域、すなわち片弁小リフト領域あるいは両弁可変リフト領域へ変化したか否かが判別される（ステップ１２６）。両弁大リフト領域以外の領域への変化が認められた場合には、フリーアクセル運転が終了したと判断できるので、本ルーチンを終了して、通常制御へ復帰する（RETURN）。一方、両弁大リフト領域以外の領域への変化が認めらない場合には、フリーアクセル運転が継続している判断できる。この場合には、上記ステップ１２４へ戻り、切換動作の禁止状態が維持される。

以上のような処理によれば、フリーアクセル運転時、アーム連結機構７２が無駄に切換動作を行うことを回避することができ、アーム連結機構７２の耐久性の向上を図ることができる。

実施の形態３．
［実施の形態３の特徴］
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略または簡略する。本実施形態のハードウェア構成は、実施の形態１と同様である。そして、本実施形態のシステムは、ECU６０に、実施の形態１または２の処理に加えて、後述する図１０に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

前述したように、アーム連結機構７２では、内燃機関１の潤滑油の油圧によって切換ピン７４を動かすようになっている。内燃機関１が運転を続ける中で、潤滑油中には、スラッジ（粘性物）が生じることがある。万一、このスラッジが切換ピン７４の周囲に付着した状態で切換ピン７４が長時間動作しなかったような場合には、切換ピン７４が油圧室７５内あるいはピン穴７６内で固着し、動作不能となる可能性もある。

実施の形態１や実施の形態２では、前述したように、アーム連結機構７２の切換動作を一定の場合に禁止することとした。このため、アーム連結機構７２の切換動作を実行する機会が少なくなる。アーム連結機構７２の切換動作を実行する機会が少なくなると、切換ピン７４が長時間に動かされない状態が起き易くなり、その結果、切換ピン７４がスラッジによって固着してしまう可能性が大きくなる。

そこで、本実施形態では、アーム連結機構７２の切換動作の禁止回数あるいは禁止の累積時間が所定値を超えた場合には、切換動作を許容して、切換ピン７４の固着を防止することとした。

［実施の形態３における具体的処理］
図１０は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU６０が実行するルーチンのフローチャートである。図１０に示すルーチンは、図８または図９に示すルーチンと併せて実行される。

図１０に示すルーチンでは、図８または図９に示すルーチンの処理によってアーム連結機構７２の切換動作が禁止された回数および累積時間を計測する処理が行われ、その回数および時間がECU６０に記憶される（ステップ１３０）。そして、その禁止の回数および累積時間の何れかが、それぞれに対して予め定められた所定値を超えたか否かが判別される（ステップ１３２）。ここでの所定値は、内燃機関１や搭載車両の特性に応じて定められた値であり、ECU６０に予め記憶されている。この値は、切換ピン７４が固着に至る前に確実に切換動作を行わせることができるような値とされる。

上記ステップ１３２において、禁止の回数および累積時間の何れかが所定値を超えた場合には、図８または図９に示すルーチンの制御（切換禁止制御）を中止し、通常制御に復帰する（ステップ１３４）。通常制御においては、切換マップに従ってアーム連結機構７２の切換動作が実行される。

次いで、通常制御において、アーム連結機構７２の切換動作が実際に実施されたか否かが判別される（ステップ１３６）。アーム連結機構７２の切換動作が実際に実施された場合には、切換ピン７４の固着防止が達成されたこととなる。この場合には、図８または図９に示すルーチンによる切換禁止制御の中止を解除し、切換禁止制御を実行可能な状態に戻す（ステップ１３８）。これに伴い、上記ステップ１３０で記憶していた禁止の回数および累積時間が０にリセットされる。なお、上記の処理では、アーム連結機構７２の切換動作が実際に実施されたか否かに基づいて、切換禁止制御を実行可能な状態に戻すか否かを判断することとしているが、この判断の手法はこれに限定されるものではない。すなわち、この判断は、アーム連結機構７２の切換指示があったか否かに基づいて行うこととしてもよい。

以上のような処理によれば、実施の形態１や実施の形態２の処理を行う上で、アーム連結機構７２の切換動作実行機会の減少に起因する切換ピン７４の固着を確実に防止することができる。

なお、上述した実施の形態３においては、ECU６０が、上記ステップ１３０の処理を実行することにより前記第５の発明における「計測手段」が、上記ステップ１３２および１３４の処理を実行することにより、前記第５の発明における「許容手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態４．
［実施の形態４の特徴］
次に、図１１を参照して、本発明の実施の形態４について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。本実施形態のハードウェア構成は、実施の形態１と同様である。そして、本実施形態は、基本的には、実施の形態１または２と同様の処理を行うものとする。

図１１は、第１吸気バルブ１４Ｌおよび第２吸気バルブ１４Ｒのバルブリフト（リフトカーブ）を示す図である。本実施形態において、両弁可変状態のとき、第１吸気バルブ１４Ｌのバルブリフトと第２吸気バルブ１４Ｒのバルブリフトとは、ほぼ等しいものとする。図１１中のバルブリフトＡ〜Ｅは、それぞれ、次のようなバルブリフトである。

バルブリフトＡは、両弁大リフト領域（両弁可変状態）における最大のバルブリフトである。このバルブリフトは、内燃機関１に対する最大出力性能要求に基づいて予め設定されている。

バルブリフトＢは、制御軸４１の回転位置がピン切換位置にある状態、つまり切換ピン７４の位置とピン穴７６の位置とが一致する状態であって、大リフトアーム７１と第２揺動カムアーム５０Ｒとが連結されていない状態におけるバルブリフトである。

バルブリフトＣは、大リフトアーム７１と第２揺動カムアーム５０Ｒとが連結され、第２吸気バルブ１４Ｒが大開弁量に固定された状態、すなわち片弁可変状態における、第２吸気バルブ１４Ｒのバルブリフトである。

バルブリフトＤは、可変動弁機構４０で設定可能な最小のバルブリフトである。バルブリフトＥは、可変動弁機構４０で設定可能な最大のバルブリフトである。本実施形態では、バルブリフトＡが使用範囲の上限とされるので、このバルブリフトＥは実際には使用されない。

片弁小リフト領域では、目標バルブリフトは、バルブリフトＤからバルブリフトＢまでの範囲に設定されている。つまり、片弁小リフト領域では、制御軸４１の目標位置は、ピン切換位置から、それより小リフト小作用角側の範囲とされる。一方、両弁大リフト領域では、目標バルブリフトは、バルブリフトＢからバルブリフトＡまでの範囲に設定されている。つまり、両弁大リフト領域では、制御軸４１の目標位置は、バルブリフトＢに相当するピン切換位置から、それより大リフト大作用角側のバルブリフトＡに相当する位置までの範囲とされる。

上述したように、片弁小リフト領域における目標バルブリフトの上限は、バルブリフトＢとされている。そして、通常制御においては、片弁小リフト領域においては、片弁可変状態、すなわち大リフトアーム７１と第２揺動カムアーム５０Ｒとが連結された状態が実現される。よって、動弁機構１８が片弁可変状態にあるときには、通常は、バルブリフトＢ以下の範囲を目標バルブリフトとして制御される。

これに対し、実施の形態１や実施の形態２では、前述したように、片弁小リフト領域から両弁大リフト領域へ移行した場合であっても、片弁可変状態から両弁可変状態への切換動作が禁止され、片弁可変状態に維持される場合がある（図８中のステップ１０４、あるいは図９中のステップ１２４）。このため、動弁機構１８が片弁可変状態のときに、バルブリフトＢより大きい目標バルブリフトが設定される場合がある。このような場合、次のような事態が生ずる。

片弁可変状態においては、前述したように、通常は、第２吸気カム１７が大リフトアーム７１を駆動し、大リフトアーム７１が切換ピン７４を介して第２揺動カムアーム５０Ｒを駆動している。しかしながら、片弁可変状態において、制御軸４１がバルブリフトＢに相当するピン切換位置を超えて大リフト大作用角側に回転されると、第２吸気カム１７が第２揺動カムアーム５０Ｒを揺動させる範囲よりも、第１吸気カム１６が第２揺動カムアーム５０Ｒを揺動させる範囲の方が大きくなるので、第２揺動カムアーム５０Ｒが切換ピン７４を介して大リフトアーム７１を逆駆動する状態となる。このため、この状態では、大リフトアーム７１の入力ローラ７３が第２吸気カム１７から離間してしまう。

このようにして大リフトアーム７１の入力ローラ７３が第２吸気カム１７から離間した状態から、機関回転数NEや負荷が急激に減少した場合、制御軸４１が瞬時に小リフト小作用角側へ回転される。すると、大リフトアーム７１の入力ローラ７３と第２吸気カム１７とが再接触（衝突）し、その衝撃で騒音が発生したり、入力ローラ７３や第２吸気カム１７の表面が損傷したりするおそれがある。

そこで、本実施形態では、上記のような事態を防止するため、片弁可変状態から両弁可変状態への切換動作が禁止された場合（図８中のステップ１０４、あるいは図９中のステップ１２４）、すなわち片弁可変状態に維持されたままで両弁大リフト領域に入った場合には、目標バルブリフトをバルブリフトＢ以下に制限することとした。これにより、動弁機構１８が片弁可変状態のときに制御軸４１がバルブリフトＢに相当するピン切換位置を超えて大リフト大作用角側に回転されることを防止することができる。よって、大リフトアーム７１の入力ローラ７３が第２吸気カム１７から離間する事態が生ずることを確実に防止することができる。このため、騒音が発生したり、入力ローラ７３や第２吸気カム１７の表面が損傷したりすることをより確実に防止することができる。

なお、本実施形態では、前述したように、両弁大リフト領域における元々の目標バルブリフトがバルブリフトＢからバルブリフトＡまでの範囲であるので、片弁可変状態から両弁可変状態への切換動作が禁止された場合にバルブリフトＢ以下に制限することとすると、実際上は、目標バルブリフトがバルブリフトＢに固定されることとなる。

本実施形態は、上述した点以外は、前記実施の形態１あるいは２と同様であるので、これ以上の説明は省略する。

なお、上述した実施の形態４においては、ECU６０が、片弁可変状態から両弁可変状態への切換動作が禁止された場合（図８中のステップ１０４、あるいは図９中のステップ１２４）において目標バルブリフト（目標開弁量）をバルブリフトＢ以下に制限することにより前記第６および第７の発明における「開弁量制限手段」が実現されている。また、第１吸気バルブ１６が前記第７の発明における「メインカム」に、第２吸気バルブ１７が前記第７の発明における「サブカム」に、大リフトアーム７１の入力ローラ７３が前記第７の発明における「相手側部材」に、それぞれ相当している。

Claims (7)

1. 同一気筒に設けられた同種の第１バルブおよび第２バルブの双方の開弁量を連続的または多段的に可変とする両弁可変状態と、前記第１バルブの開弁量を連続的または多段的に可変とし、前記第２バルブの開弁量を固定とする片弁可変状態とを切り換える切換機構を有する動弁機構と、
   内燃機関の運転領域のうち、前記両弁可変状態にすべき両弁可変領域と、前記片弁可変状態にすべき片弁可変領域とを区分する規則を記憶した記憶手段と、
   前記規則に従って前記切換機構に切換動作を行わせる通常制御手段と、
   内燃機関の運転状態が前記両弁可変領域および前記片弁可変領域の一方から他方へ移行した場合に短時間のうちに元の領域へ戻ることが予想される所定の状況の成立を判断する状況判断手段と、
   前記所定の状況が成立している場合には、前記切換動作を禁止する禁止手段と、
   を備えることを特徴とする可変動弁装置。
2. 前記所定の状況は、前記内燃機関と車両の駆動輪との間に介在する変速機の変速実行時から所定時間内にある状況であることを特徴とする請求項１記載の可変動弁装置。
3. 前記所定の状況は、前記内燃機関と車両の駆動輪との間に介在する変速機のシフト位置がニュートラルまたはパーキングレンジにある状況であることを特徴とする請求項１記載の可変動弁装置。
4. 内燃機関の運転状態が前記両弁可変領域および前記片弁可変領域の一方から他方へ移行した後、所定時間が経過しても元の領域へ戻らない場合には、前記切換動作の禁止を解除する禁止解除手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の可変動弁装置。
5. 前記禁止手段による禁止の回数または禁止の累積時間を計測する計測手段と、
   前記禁止の回数または前記禁止の累積時間が所定値を超えた場合には、前記所定の状況が成立している場合であっても、前記切換機構の切換動作を許容する許容手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の可変動弁装置。
6. 前記禁止手段により前記切換動作が禁止された場合に、目標開弁量を制限する開弁量制限手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の可変動弁装置。
7. 前記動弁機構は、
   前記両弁可変状態のときには前記第１バルブおよび前記第２バルブの双方を駆動し、前記片弁可変状態のときには前記第１バルブのみを駆動するメインカムと、
   前記片弁可変状態のときに前記第２バルブを駆動するサブカムと、
   を含み、
   前記開弁量制限手段は、前記禁止手段により前記片弁可変状態から前記両弁可変状態への切換動作が禁止されて前記片弁可変状態に維持された場合に、前記サブカムとその相手側部材とが離間しないような範囲に目標開弁量を制限することを特徴とする請求項６記載の可変動弁装置。

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