KR100582654B1 - 내연 기관의 작동 밸브 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 연소실의 압력이 낮은 상태에서 흡기 밸브가 밸브 개방을 시작하도록 하여, 흡기의 역류를 방지 또는 억제하는 동시에 유효 팽창비의 저하에 의한 연비 성능의 저하를 억제한다.

작동 밸브 장치(40)의 밸브 특성 가변 기구(M)는, 오버랩 기간 및 비 오버랩 기간을 제어함으로써 내부 EGR율을 제어한다. 밸브 특성 가변 기구(M)는, 흡기 캠에 연결되는 흡기 링크 기구 및 배기 캠(54)에 연결되는 배기 링크 기구를 캠축(50)을 중심으로 요동시키는 제어 기구(M3)와, 제어 기구(M3)를 구동하는 구동 기구를 구비한다. 제어 기구(M3)는, 내부 EGR율의 증가 방향에서의 구동 기구의 동일한 구동량에 대하여, 흡기 링크 기구에 의한 흡기 밸브(22)의 개방 시기의 지각량이, 배기 링크 기구에 의한 배기 밸브(23)의 폐쇄 시기의 진각량보다도 커지도록, 구동 기구와 각 링크 기구를 연결하고 있다.

Description

내연 기관의 작동 밸브 장치{VALVE OPERATING APPARATUS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

도 1은 본 발명의 내연 기관이 탑재된 자동이륜차의 개략적인 우측면도이다.

도 2는 도 1의 내연 기관에서, 도 6의 개략 Ⅱ-Ⅱ 화살표 방향에서 본 단면도이고, 부분적으로, 흡기 밸브와 배기 밸브의 밸브 스템의 중심축선, 제어축의 중심축선을 통과하는 면에서의 단면도이다.

도 3은 도 1의 내연 기관의 스로틀 바디의 개략도이다.

도 4는 도 1의 내연 기관의 제어에서의 제어 형태를 설명하는 것으로, (A)는, 스로틀 개도 맵의 워밍업시용 맵을 도시하고, (B)는, 스로틀 개도 맵의 워밍업후용 맵을 도시하며, (C)는, 워밍업시의 오버랩 기간 및 비 오버랩 기간의 제어 형태를 도시하는 도면이고, (D)는, 워밍업 후의 오버랩 기간 및 비 오버랩 기간의 제어 형태를 도시하는 도면이다.

도 5는 도 1의 내연 기관에서, 도 10의 개략 Ⅴa-Ⅴa 화살표 방향에서 본 단면도이고, 부분적으로, 개략 Ⅴa-Ⅴb 화살표 방향에서 본 단면도이다.

도 6은 도 1의 내연 기관에서, 헤드 커버를 벗긴 상태에서, 작동 밸브 장치의 도 2의 개략 Ⅵ-Ⅵ 화살표 방향에서 본 단면도이고, 부분적으로, 작동 밸브 장치의 구성 부재를 적절히 단면으로 도시한 도면이다.

도 7은 도 1의 내연 기관에서, 실린더 헤드에 장착되는 캠축 홀더를 실린더축선을 따라서 헤드 커버 측으로부터 본 도면이다.

도 8은 도 1의 내연 기관의 작동 밸브 장치에서, (A)는, 밸브 특성 가변 기구의 배기 구동 캠을 캠축 방향으로부터 본 도면이고, (B)는, 밸브 특성 가변 기구의 배기 링크 기구 및 배기 캠을 적절히 피벗 구동시킨 상태로 도시하는 도면이다.

도 9의 (A)는, 도 8의 IXA 화살표 방향에서 본 단면도이고, (B)는, 도 8의 IXB 화살표 방향에서 본 도면이고, (C)는, 도 8의 IXC 화살표 방향에서 본 단면도이며, (D)는, 도 8의 IXD 화살표 방향에서 본 도면이다.

도 10은 도 1의 내연 기관에서, 헤드 커버를 전방으로부터 실린더축선을 따라서 본 도면이고, 부분적으로 파단하여, 밸브 특성 가변 기구의 구동 기구를 도시하는 도면이다.

도 11은 도 1의 내연 기관의 작동 밸브 장치에 의한 흡기 밸브 및 배기 밸브의 밸브 작동 특성을 설명하는 도면이다.

도 12는 도 1의 내연 기관의 작동 밸브 장치에서, (A)는, 흡기 밸브에 대해서 최대 밸브 작동 특성이 얻어질 때의 밸브 특성 가변 기구의 주요부의 설명도이고, (B)는, 배기 밸브에 대해서 최대 밸브 작동 특성이 얻어질 때의 밸브 특성 가변 기구의 주요부의 설명도이고, 도 2의 주요부 확대도에 상당하는 도면이다.

도 13의 (A)는, 흡기 밸브에 대해서 최소 밸브 작동 특성이 얻어질 때의 도 12(A)에 대응하는 도면이고, (B)는, 배기 밸브에 대해서 최소 밸브 작동 특성이 얻어질 때의 도 12(B)에 대응하는 도면이다.

도 14의 (A)는, 흡기 밸브에 관해서 감압 작동 특성이 얻어질 때의 도 12(A)에 대응하는 도면이고, (B)는, 배기 밸브에 대해서 감압 작동 특성이 얻어질 때의 도 12(B)에 대응하는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1:차체 프레임 2:헤드 파이프

3:프론트 포크 4:핸들

5:스윙 아암 6:리어 쿠션

7:전륜 8:후륜

9:차체 커버 10:크랭크 케이스

11:실린더 12:실린더 헤드

13:헤드 커버 14:피스톤

15:크랭크축 16:연소실

17:흡기 포트 18:배기 포트

19:점화 플러그 20i, 20e:밸브 가이드

21:밸브 스프링 22:흡기 밸브

23:배기 밸브 24:밸브 시트

25:작동 밸브실 26:에어클리너

27:스로틀 바디 28:배기관

29:캠축 홀더 30:스로틀 밸브

32:스로틀 개도 검출 수단 33:전동 모터

34, 35:기어 40:작동 밸브 장치

41, 42:메인 로커 아암 43:로커축

44:베어링 50:캠축

51, 52:구동 캠 53:흡기 캠

54:배기 캠 55:가압 스프링

56:베어링 57:캠 스프로켓

59:전동실 60e, 60i홀더

61e, 61i, 62e, 62i:플레이트 63e, 63i:칼라

64:리벳 66i, 66e:서브 로커 아암

67e, 67i:연결 링크 68:제어 스프링

69:베어링 70:제어축

71i, 71e:제어 링크 72,73:연결 핀

76, 77, 78, 79:스프링 지지부 76a, 77a, 78a, 79a:스프링 가이드

80:전동 모터 80b:출력축

81:감속 기어 82:출력 기어

83:커버 84:지지축

88:지지통 89:베어링

90:안내축 91:관통 구멍

92:ECU 94:요동 위치 검출 수단

95:출력 요구량 검출 수단 96:기관 온도 검출 수단

E:내연 기관 V:자동이륜차

U:파워 유닛 L1:실린더축선

L2:회전 중심선 L3i, L3e:요동 중심선

L4i, L4e, L5i, L5e:피벗 구동 중심선 L6:중심축선

A1:실린더축선 방향 A2:캠축 방향

T:스로틀 제어 기구 D:조작량

Da:소정 부하 Db:최대 부하

Fa, Fb:부하 영역 e:치우침량

M:밸브 특성 가변 기구 M1i, M1e:링크 기구

M2:구동 기구 M3:제어 기구

M4:전달 기구 H0:기준 평면

H1, H2:직교 평면 R1:회전 방향

R2:반 회전 방향 Kimax, Kemax:최대 밸브 작동 특성

Kimin, Kemin:최소 밸브 작동 특성 β:개도

θiomax, θicmin, θeomax, θecmin:최진각 위치

θicmax, θiomin, θecmax, θeomin:최지각 위치

Pa:오버랩 기간 Pb:비 오버랩 기간

Pae:유효 오버랩 기간 Pbe:유효 비 오버랩 기간

N:내부 EGR율 Nn:최소 내부 EGR율

Nx:최대 내부 EGR율

본 발명은, 흡기 밸브 및 배기 밸브의 밸브 작동 특성을 제어하는 밸브 특성 가변 기구를 구비하는 내연 기관의 작동 밸브 장치에 관한 것으로, 상세하게는, 밸브 특성 가변 기구가 흡기 밸브 및 배기 밸브의 개폐 시기를 변경하여 오버랩 기간 및 비 오버랩 기간을 제어함으로써 내부 EGR율이 제어되는 내연 기관의 작동 밸브 장치에 관한 것이다.

이미 연소된 가스의 일부를 연소실에 잔류시키는 내부 EGR에 의해, 내연 기관의 펌핑 로스가 감소하여 연비 성능이 향상하고, 또한 배기 가스 중의 NOx가 감소하여 배기 정화 성능이 향상하는 것은 알려져 있다. 그리고, 내부 EGR을 행하기 위해서, 흡기 밸브 및 배기 밸브의 밸브 작동 특성을 제어하는 장치로서, 예컨대 특허문헌 1에 개시된 내연 기관의 가변 작동 밸브 장치가 있다. 이 가변 작동 밸브 장치는, 흡기 밸브 측 및 배기 밸브 측의 가변 작동 밸브 기구를 구비한다. 각 가변 작동 밸브 기구는, 크랭크축에 연동하여 회전하는 구동축에 고정된 편심(偏心) 캠과, 상기 편심 캠의 외주에 회전 가능하게 끼워맞춰진 링 형상 링크와, 구동축과 거의 평행하게 배치된 제어축에 편심하여 고정된 구동 캠의 외주에 회전 가능하게 끼워맞춰지는 동시에 링 형상 링크에 일단부에서 피벗 장착되는 로커 아암과, 구동축에 회전 가능하게 끼워맞춰지는 동시에 로커 아암의 타단부에 링크를 통하여 연결된 요동 캠을 구비한다. 흡기 밸브 및 배기 밸브를 개폐하는 요동 캠은, 제어 축이 기관 운전 상태에 따라서 회전되어, 로커 아암의 요동 중심과 구동축의 회전 중심의 거리가 변경됨으로써, 흡기 밸브 및 배기 밸브의 최대 리프트량과 작동각을 변경하도록 요동한다. 그리고, 제어축은, 흡기 밸브 및 배기 밸브의 최대 리프트량이 작아짐에 따라서, 최대 리프트 시기가, 흡기 밸브에서는 지각(遲角) 측으로 이동하고, 배기 밸브에서는 진각(進角) 측으로 이동하도록 회전 제어된다. 이 결과, 흡기 밸브의 밸브 개방 시기가, 그 밸브 폐쇄 시기의 진각의 폭보다도 큰 폭으로 지각되고, 배기 밸브의 밸브 폐쇄 시기가, 그 밸브 개방 시기의 지각의 폭보다도 큰 폭으로 진각되어, 연소실에 잔류하는 연소 가스를 이용한 연비 개선 및 배기의 청정화가 가능해진다.

〈특허문헌 1〉일본국 특개 2001-3721호 공보

그런데, 내부 EGR이 행하여지는 경우, 연소실에 잔류하는 이미 연소된 가스에 의해 흡기 밸브가 밸브 개방할 때에 연소실의 압력이 높으면, 흡기의 역류가 발생하여, 소요 공기량의 공기가 연소실에 유입하는 것이 곤란해진다. 따라서, 오버랩 기간의 감소 또는 비 오버랩 기간의 증가에 의해 내부 EGR율을 크게 하는 경우, 흡기의 역류를 방지 또는 최대한 억제하여, 소요량의 공기가 연소실에 유입하도록 하기 위해서는, 흡기 밸브의 개방 시기에 연소실의 압력이 낮을수록 바람직하다. 또한, 상기 종래 기술에서는, 구동축 및 제어축이, 흡기 밸브 측 및 배기 밸브 측의 각각의 가변 작동 밸브 기구에 설치되기 때문에, 흡기 밸브 및 배기 밸브의 밸브 작동 특성을 제어하기 위한 가변 기구가 대형화한다. 또한, 흡기 밸브 또는 배 기 밸브의 개폐 시기를 진각 또는 지각시켰을 때, 배기 밸브의 개방 시기가 지나치게 늦으면 연소 가스의 배기 손실이 증가하여, 열효율이 저하하고, 또한 흡기 밸브의 개방 시기가 지나치게 빠르면 새로운 공기가 충분히 흡입되지 않아, 출력이 저하하거나, 연소가 불안정해진다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 청구항1 내지 3에 기재된 발명은, 연소실의 압력이 낮은 상태에서 흡기 밸브가 밸브 개방을 시작하도록 하여, 흡기의 역류를 방지 또는 억제하는 것을 목적으로 한다. 또한, 청구항 2, 3에 기재된 발명은, 밸브 특성 가변 기구의 소형화와, 그 구조의 간소화를 도모하는 것을 목적으로 하고, 청구항 4에 기재된 발명은, 밸브 특성 가변 기구의 구조의 간소화를 도모하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1에 기재된 발명은, 흡기 밸브 및 배기 밸브의 밸브 작동 특성을 각각 제어하는 밸브 특성 가변 기구를 구비하고, 상기 밸브 특성 가변 기구가 상기 흡기 밸브 및 상기 배기 밸브의 개폐 시기를 변경하여 오버랩 기간 및 비 오버랩 기간을 제어함으로써 내부 EGR율이 제어되는 내연 기관의 작동 밸브 장치에서, 상기 밸브 특성 가변 기구는, 상기 내연 기관의 크랭크축에 연동하여 회전하는 캠축과, 상기 캠축의 회전에 따라서 상기 흡기 밸브를 개폐 작동시키는 흡기 캠에 연결되는 흡기 연동 기구와, 상기 캠축의 회전에 따라서 상기 배기 밸브를 개폐 작동시키는 배기 캠에 연결되는 배기 연동 기구와, 상기 각 연동 기구를 상기 캠축을 중심으로 요동시키는 제어 기구와, 상기 제어 기구를 구동하는 구동 기구를 구비하고, 상기 제어 기구는, 상기 오버랩 기간의 감소 또는 상기 비 오버랩 기간의 증가 에 의한 상기 내부 EGR율의 증가 방향에서 상기 구동 기구에 의해 구동될 때, 상기 흡기 연동 기구에 의한 상기 흡기 밸브의 개방 시기의 지각량이, 상기 배기 연동 기구에 의한 상기 배기 밸브의 폐쇄 시기의 진각량보다도 커지도록, 상기 구동 기구와 상기 각 연동 기구를 연결하고 있는 내연 기관의 작동 밸브 장치이다.

이에 의하면, 밸브 특성 가변 기구가, 내부 EGR율이 증가하는 방향으로 오버랩 기간을 감소시키거나, 또는 비 오버랩 기간을 증가시킬 때, 흡기 밸브의 개방 시기의 지각량은 배기 밸브의 폐쇄 시기의 진각량보다도 커지므로, 배기 밸브의 폐쇄 시기가 진각하여 연소실에 잔류하는 이미 연소된 가스의 압력이 높아질 때, 흡기 밸브의 밸브 개방 시의 지각량이 배기 밸브의 폐쇄 시기의 진각량 이하인 경우에 비해, 흡기 밸브는 연소실의 압력이 보다 낮은 상태일 때에 밸브 개방한다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 내연 기관의 작동 밸브 장치에서, 상기 제어 기구는, 상기 구동 기구에 의해 구동되어 상기 캠축의 회전 중심선을 포함하는 기준 평면에 평행한 방향으로 이동 가능한 제어 부재와, 제1 흡기 연결부에서 상기 제어 부재에 피벗 장착되어 제2 흡기 연결부에서 상기 흡기 연동 기구에 피벗 장착되는 흡기 제어 링크와, 제1 배기 연결부에서 상기 제어 부재에 피벗 장착되고 제2 배기 연결부에서 상기 배기 연동 기구에 피벗 장착되는 배기 제어 링크를 구비하고, 상기 제1 흡기 연결부의 피벗 구동 중심선과 상기 제1 배기 연결부의 피벗 구동 중심선은, 상기 기준 평면에 대하여 한쪽 측에 상기 회전 중심선에 평행하게 배치되고, 상기 제2 흡기 연결부의 피벗 구동 중심선은 상기 한쪽 측에 배치되고, 상기 제2 배기 연결부의 피벗 구동 중심선은, 상기 기준 평면에 대 하여 다른 쪽 측에 배치됨으로써, 상기 제어 부재가 이동하였을 때, 상기 흡기 연동 기구가 상기 배기 연동 기구보다도 큰 요동량으로 상기 캠축을 중심으로 요동하는 것이다.

이에 의하면, 흡기 밸브의 개방 시기의 지각량이 배기 밸브의 폐쇄 시기의 진각량보다도 커지는 밸브 작동 특성을 얻기 위해서, 흡기 연동 기구 및 배기 연동 기구에 공통의 제어 부재가 이동할 때, 제1 흡기 연결부의 피벗 구동 중심선 및 제1 배기 연결부의 피벗 구동 중심선이 기준 평면에 대하여 한쪽 측에 배치되고, 제2 흡기 연결부의 피벗 구동 중심선은 상기 한쪽 측에 배치되고, 제2 배기 연결부의 피벗 구동 중심선은, 상기 기준 평면에 대하여 다른 쪽 측에 배치됨으로써, 흡기 제어 링크 및 배기 제어 링크가, 각각, 기준 평면의 양측으로 나누어져 배치된 제2 흡기 연결부의 피벗 구동 중심선 및 제2 배기 연결부의 피벗 구동 중심선에서 피벗 장착된 흡기 연동 기구 및 배기 연동 기구를, 흡기 연동 기구의 요동량이 배기 연동 기구의 요동량보다도 커지도록, 캠축을 중심으로 하여 요동시킨다.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 내연 기관의 작동 밸브 장치에서, 상기 제어 기구는, 상기 구동 기구에 의해 구동되어 상기 캠축의 회전 중심선을 포함하는 기준 평면에 평행한 방향으로 이동 가능한 제어 부재와, 제1 흡기 연결부에서 상기 제어 부재에 피벗 장착되고 제2 흡기 연결부에서 상기 흡기 연동 기구에 피벗 장착되는 흡기 제어 링크와, 제1 배기 연결부에서 상기 제어 부재에 피벗 장착되고 제2 배기 연결부에서 상기 배기 연동 기구에 피벗 장착되는 배기 제어 링크를 구비하고, 상기 제1 흡기 연결부의 피벗 구동 중심선과 상기 제1 배기 연결부의 피벗 구동 중심선은, 상기 회전 중심선에 평행하게 배치되고, 상기 제2 흡기 연결부의 피벗 구동 중심선은 상기 기준 평면에 대하여 한쪽 측에 배치되고, 상기 제2 배기 연결부의 피벗 구동 중심선은, 상기 기준 평면에 대하여 다른 쪽 측에 배치되고, 상기 흡기 제어 링크의 링크 길이는, 상기 배기 제어 링크의 링크 길이보다도 길기 때문에, 상기 제어 부재가 이동하였을 때, 상기 흡기 연동 기구가 상기 배기 연동 기구보다도 큰 요동량으로 상기 캠축을 중심으로 요동하는 것이다.

이에 의하면, 흡기 밸브의 개방 시기의 지각량이 배기 밸브의 폐쇄 시기의 진각량보다도 커지는 밸브 작동 특성을 얻기 위해서, 흡기 연동 기구 및 배기 연동 기구에 공통의 제어 부재가 이동할 때, 링크 길이가 배기 제어 링크보다도 긴 흡기 제어 링크 및 배기 제어 링크가, 각각, 기준 평면의 양측으로 나누어져 배치된 제2 흡기 연결부의 피벗 구동 중심선 및 제2 배기 연결부의 피벗 구동 중심선에서 피벗 장착된 흡기 연동 기구 및 배기 연동 기구를, 흡기 연동 기구의 요동량이 배기 연동 기구의 요동량보다도 커지도록, 캠축을 중심으로 하여 요동시킨다.

청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 내연 기관의 작동 밸브 장치에서, 상기 흡기 연동 기구는, 상기 흡기 연동 기구가 상기 제어 기구에 의해 요동시켜졌을 때에 상기 캠축의 회전 중심선을 중심으로 요동하는 피벗 구동 중심선을 가지는 흡기 피벗 구동부를 구비하고, 상기 배기 연동 기구는, 상기 배기 연동 기구가 상기 제어 기구에 의해 요동시켜졌을 때에 상기 회전 중심선을 중심으로 요동하는 피벗 구동 중심선을 가지는 배기 피벗 구동부를 구비하고, 상기 흡기 피벗 구동부의 피벗 구동 중심선과 상기 회전 중심선의 거리는, 상기 배기 피벗 구동부의 피벗 구동 중심선과 상기 회전 중심선의 거리보다도 짧기 때문에, 상기 제어 기구가 상기 구동 기구에 의해 구동되었을 때, 상기 흡기 연동 기구가, 상기 배기 연동 기구에 의해 상기 캠축을 중심으로 요동되는 상기 배기 캠보다도 큰 요동량으로, 상기 흡기 캠을 상기 캠축을 중심으로 요동시키는 것이다.

이에 의하면, 흡기 연동 기구 및 배기 연동 기구가 제어 기구에 의해 요동시켜질 때, 흡기 연동 기구는, 배기 연동 기구의 피벗 구동 중심선에 비하여 캠축의 회전 중심선에 가까운 위치에 피벗 구동 중심선을 가지므로, 제어 기구는, 흡기 캠 및 배기 캠을, 흡기 연동 기구 및 배기 연동 기구를 통하여, 흡기 캠의 요동량이 배기 캠의 요동량보다도 커지도록, 캠축을 중심으로 하여 요동시킨다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명이 적용된 내연 기관(E)는, 차량으로서의 자동이륜차(V)에 탑재된다. 자동이륜차(V)는, 앞 프레임(1a) 및 뒤 프레임(1b)을 갖는 차체 프레임(1)과, 앞 프레임(1a)의 전단(前端)에 결합된 헤드 파이프(2)에 회전 가능하게 지지된 프론트 포크(3)의 상단부에 고정되는 핸들(4)과, 프론트 포크(3)의 하단부에 회전 가능하게 지지되는 전륜(7)과, 차체 프레임(1)에 지지되는 파워 유닛(U)와, 차체 프레임(1)에 요동 가능하게 지지된 스윙 아암(5)의 후단부에 회전 가능하게 지지되는 후륜(8)과, 뒤 프레임(1b)과 스윙 아암(5)의 후부(後部)를 연결하는 리어 쿠션(6)과, 차체 프레임(1)을 덮는 차체 커버(9)를 구비한다.

파워 유닛(U)은, 자동이륜차(V)의 좌우 방향으로 연장하는 크랭크축(15)을 갖는 가로로 배치된 내연 기관(E)과, 변속기를 가지고 내연 기관(E)의 동력을 후륜(8)에 전달하는 전동 장치를 구비한다. 내연 기관(E)은, 크랭크축(15)이 수용되는 크랭크실을 형성하는 동시에 변속기 케이스를 겸하는 크랭크 케이스(10)와, 크랭크 케이스(10)에 결합되어 전방으로 연장하는 실린더(11)와, 실린더(11)의 전단부에 결합되는 실린더 헤드(12)와, 실린더 헤드(12)의 전단부에 결합되는 헤드 커버(13)를 구비한다. 실린더(11)의 실린더축선(L1)은, 전방을 향하여 수평 방향에 대하여 약간 상향으로 경사져 연장하거나(도 1 참조), 또는 수평 방향으로 거의 평행하게 연장한다. 그리고, 피스톤(14)(도 2 참조)에 의해 회전 구동되는 크랭크축(15)의 회전이 상기 변속기에 의해 변속되어 후륜(8)에 전달되어, 후륜(8)이 구동된다.

도 2를 같이 참조하면, 내연 기관(E)은 SOHC형의 공냉식 단기통 4스트로크 내연 기관이고, 실린더(11)에는, 피스톤(14)이 왕복 운동 가능하게 끼워맞춰진 실린더 구멍(11a)이 형성되고, 실린더 헤드(12)에는, 실린더축선 방향(A1)에서 실린더 구멍(11a)에 대향하는 면에 연소실(16)이 형성되고, 또한 연소실(16)에 각각 개구하는 흡기구(17a)를 갖는 흡기 포트(17) 및 배기구(18a)를 갖는 배기 포트(18)가 형성된다. 또한, 연소실(16)을 향하는 점화 플러그(19)는, 실린더 헤드(12)에 형성된 장착 구멍(12c)에 삽입되어 실린더 헤드(12)에 장착된다. 여기서, 연소실(16)은, 피스톤(14)과 실린더 헤드(12) 사이의 상기 실린더 구멍(11a)과 함께 연소 공간을 구성한다.

또한, 실린더 헤드(12)에는, 밸브 가이드(20i, 20e)에 왕복 운동 가능하게 지지되어, 밸브 스프링(21)에 의해 밸브 폐쇄 방향으로 항상 가압되는 기관 밸브인 1개의 흡기 밸브(22) 및 1개의 배기 밸브(23)가 설치된다. 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(23)는, 내연 기관(E)에 구비되는 작동 밸브 장치(40)에 의해 개폐 작동시켜져, 밸브 시트(24)에 의해 형성되는 흡기구(17a) 및 배기구(18a)를 각각 개폐한다. 작동 밸브 장치(40)는, 전동 모터(80)(도 5 참조)를 제외하고, 실린더 헤드(12)와 헤드 커버(13)로 형성되는 작동 밸브실(25) 내에 배치된다.

흡기 포트(17)의 입구(17b)가 개구하는 실린더 헤드(12)의 일 측면인 상면(12a)에는, 외부로부터 도입된 공기를 흡기 포트(17)에 유도하기 위해서, 에어클리너(26)(도 1 참조)와 스로틀 바디(27)(도 1 참조)를 구비하는 흡기 장치가 장착되고, 배기 포트(18)의 출구(18b)가 개구하는 실린더 헤드(12)의 타측면인 하면(12b)에는, 연소실(16)로부터 배기 포트(18)를 통과하여 유출하는 배기 가스를 내연 기관(E)의 외부로 유도하는 배기관(28)(도 1 참조)을 구비하는 배기 장치가 장착된다. 또한, 상기 흡기 장치에는, 흡입 공기에 액체 연료를 공급하는 연료 공급 장치인 연료 분사 밸브가 구비된다.

그리고, 에어클리너(26) 및 스로틀 바디(27)를 통과하여 흡입된 공기는, 피스톤(14)이 하강하는 흡기 행정에서 밸브 개방한 흡기 밸브(22)를 거쳐 흡기 포트(17)로부터 연소실(16)에 흡입되고, 피스톤(14)이 상승하는 압축 행정에서 연료와 혼합된 상태로 가압된다. 혼합기는 압축 행정의 종기(終期)에 점화 플러그(19)에 의해 점화되어 연소하여, 피스톤(14)이 하강하는 팽창 행정에서 연소 가스의 압력에 의해 구동되는 피스톤(14)이 크랭크축(15)을 회전 구동한다. 이미 연소된 가스는, 피스톤(14)이 상승하는 배기 행정에서 밸브 개방한 배기 밸브(23)를 거쳐, 배 기 가스로서, 연소실(16)로부터 배기 포트(18)로 배출된다.

도 3을 참조하면, 상류단(27a) 측에서 에어클리너(26)에 연통하고 하류단(27b) 측에서 흡기관을 통하여 흡기 포트(17)에 연통하는 스로틀 바디(27)에는, 리턴 스프링에 의해 밸브 폐쇄 방향으로 가압되는 스로틀 밸브(30)와, 스로틀 밸브(30)를 개폐 작동시켜 그 개도를 제어하는 스로틀 제어 기구(T)와, 스로틀 밸브(30)의 개도를 검출하는 스로틀 개도 검출 수단(32)이 설치된다. 스로틀 제어 기구(T)는, 제어 장치로서의 전자 제어 유닛(이하, 「ECU」라고 한다)(92)(도 5 참조)에 의해 제어되는 액츄에이터인 전동 모터(33)와, 전동 모터(33)의 구동력을 스로틀 밸브(30)에 전달하는 전동 기구를 구성하는 일련의 기어(34, 35)로 이루어지는 감속 기어 열(列)을 구비한다.

도 5를 같이 참조하면, ECU(92)에는, 운전자가 조작하는 출력 조작 부재로서의 스로틀 그립의 조작량(D)을 검출하는 출력 요구량 검출 수단(95), 내연 기관(E)의 워밍업(暖機) 상태를 검출하는 워밍업 상태 검출 수단으로서의 기관 온도 검출 수단(96)(예컨대 윤활유 온도 검출 수단), 스로틀 개도 검출 수단(32) 등으로 구성되어, 내연 기관(E)의 운전 상태를 검출하는 운전 상태 검출 수단의 각 검출 신호가 입력된다. 여기서, 조작량(D)은 운전자에 의한 기관 출력의 요구량이고, 상기 스로틀 그립은 상기 요구량을 설정하는 출력 설정 수단이다.

ECU(92)의 기억 장치에는, 조작량(D)을 파라미터로서 스로틀 밸브(30)의 개도(β)가 설정된 스로틀 개도 맵이 격납되어 있다. 이 스로틀 개도 맵은, 도 4 (A), (B)에 도시되는 것과 같이, 내연 기관(E)의 워밍업 시에 사용되는 워밍업시용 맵과, 내연 기관(E)의 워밍업이 완료한 후에 사용되는 워밍업후용 맵으로 구성된다. 그리고, 전동 모터(33)는, 출력 요구량 검출 수단(95)에 의해 검출되는 조작량(D)과, 스로틀 개도 검출 수단(32)에 의해 검출되는 스로틀 밸브(30)의 실제 개도에 따라서, 스로틀 밸브(30)의 개도가 상기 스로틀 개도 맵에 의해 설정되는 개도(β)가 되도록, ECU(92)에 의해 제어되어, 스로틀 밸브(30)를 개폐한다.

ECU(92)는, 기관 온도 검출 수단(96)에 의해 기관 온도가 소정 온도 미만의 상태인 워밍업 시인 것이 검출되면, 워밍업시용 맵을 선택하고, 기관 온도 검출 수단(96)에 의해 기관 온도가 상기 소정 온도 이상의 상태인 워밍업 후인 것이 검출되면, 워밍업후용 맵을 선택한다. 워밍업시용 맵에 의해, 내연 기관(E)의 부하 영역 전체에서 조작량(D)의 증가에 따라서 스로틀 밸브(30)의 개도가 증가하도록, 스로틀 밸브(30)의 개도가 조작량(D)에 정비례하는 개도 특성이 설정된다. 그러므로, 전동 모터(33)는, 부하 영역 전체에서, 기관 부하를 검출하는 부하 검출 수단이기도 한 출력 요구량 검출 수단(95)에 의해 검출되는 조작량(D), 즉 기관 부하의 증가에 따라서 증가하는 개도가 되도록 스로틀 밸브(30)의 개도를 제어한다.

한편, 워밍업후용 맵에 의해, 무 부하로부터 저 부하 영역에서의 소정 부하(Da)까지의 제1 부하 영역(Fa)에서, 조작량(D)(기관 부하)의 증가에 따라서, 스로틀 밸브(30)가 아이들 개도로부터 소정 부하(Da)로 전체 개방하도록 증가하고, 소정 부하(Da)를 넘는 제2 부하 영역(Fb)에서, 조작량(D)에 관계없이 스로틀 밸브(30)가 전부 개방이 되도록 개도 특성이 설정된다. 그러므로, 전동 모터(33)는, 제1 부하 영역(Fa)에서, 조작량(D)의 증가에 따라서 아이들 개도부터 소정 부하 (Da)로 전부 개방하도록 스로틀 밸브(30)의 개도를 제어하고, 제2 부하 영역(Fb)에서, 스로틀 밸브(30)를 전부 개방으로 유지하도록 제어한다. 여기서, 내연 기관(E)의 부하 영역 전체는, 무 부하 및 최대 부하(Db) 사이에서, 저 부하 영역(F1), 중 부하 영역(F2) 및 고 부하 영역(F3)으로 거의 3등분되는 것으로 한다.

도 2, 도 5∼도 7, 도 12를 참조하면, 작동 밸브 장치(40)는, 흡기 밸브(22)를 개폐 작동시키도록 그 밸브 스템(22a)에 접촉하는 흡기 캠 팔로워(follower)로서의 흡기 메인 로커 아암(41)과, 배기 밸브(23)을 개폐 작동시키도록 그 밸브 스템(23a)에 접촉하는 배기 캠 팔로워로서의 배기 메인 로커 아암(42)과, 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(23)의 개폐 시기 및 최대 리프트량을 포함하는 밸브 작동 특성을 제어하는 밸브 특성 가변 기구(M)를 구비한다.

흡기 메인 로커 아암(41) 및 배기 메인 로커 아암(42)은, 각각, 중앙부의 지점부(支點部)(41a, 42a)에서 캠축 홀더(29)에 고정되는 1쌍의 로커축(43)에 요동 가능하게 지지되고, 일단부의 작용부를 구성하는 조정 나사(41b, 42b)에서 밸브 스템(22a, 23a)에 접촉하고, 타단부의 접촉부를 구성하는 롤러(41c, 42c)에서 흡기 캠(53) 및 배기 캠(54)에 접촉한다.

밸브 특성 가변 기구(M)는, 작동 밸브실(25)에 수용되는 내부 기구와, 작동 밸브실(25) 밖에 배치되는 외부 기구로서 상기 내부 기구를 구동하는 전동 액츄에이터인 전동 모터(80)를 구비한다. 상기 내부 기구는, 실린더 헤드(12)에 회전 가능하게 지지되는 동시에 크랭크축(15)에 연동하여 회전 구동되는 1개의 캠축(50)과, 캠축(50)에 설치되어 캠축(50)과 일체로 회전하는 구동 캠인 흡기 구동 캠(51) 및 배기 구동 캠(52)과, 캠축(50)에 피벗 지지되어 캠축(50)을 중심으로 요동 가능한 연동 기구로서의 링크 기구(M1i, M1e)와, 링크 기구(M1i, M1e)에 연결되어 흡기 메인 로커 아암(41) 및 배기 메인 로커 아암(42)을 각각 작동시키도록 캠축(50)에 피벗 지지된 작동 밸브 캠인 흡기 캠(53) 및 배기 캠(54)과, 링크 기구(M1i, M1e)를 캠축(50)을 중심으로 하여 요동시키도록 전동 모터(80)를 구동원으로서 구비하는 구동 기구(M2)(도 5 참조)와, 구동 기구(M2)와 링크 기구(M1i, M1e)의 사이에 개재하여 전동 모터(80)의 구동력에 따라서 링크 기구(M1i, M1e)의 캠축(50) 주위의 요동을 제어하는 제어 기구(M3)와, 링크 기구(M1i, M1e)를 제어 기구(M3)에 가압하기 위해서 캠축(50) 주위의 토크를 링크 기구(M1i, M1e)에 작용시키는 가압용 가압 수단으로서의 가압 스프링(55)을 구비한다.

도 2, 도 5, 도 6을 참조하면, 캠축(50)은, 그 양단부에 배치된 1쌍의 베어링(56)을 통하여, 실린더 헤드(12)와 실린더 헤드(12)에 결합되는 캠축 홀더(29)에 회전 가능하게 지지되어, 작동 밸브용 전동(傳動) 기구를 통하여 전달되는 크랭크축(15)(도 1 참조)의 동력에 의해, 크랭크축(15)에 연동하여 그 1/2의 회전 속도로 회전 구동된다. 상기 작동 밸브용 전동 기구는, 캠축(50)의 일단부인 좌단부의 선단 쪽에 일체로 결합된 캠 스프로켓(57)과, 크랭크축(15)에 일체로 결합된 구동 스프로켓과, 캠 스프로켓(57) 및 상기 구동 스프로켓에 걸쳐지는 타이밍 체인(58)을 구비한다. 상기 작동 밸브용 전동 기구는, 실린더(11) 및 실린더 헤드(12)에 의해 형성되어 실린더(11) 및 실린더 헤드(12)의, 제1 직교 평면(H1)에 대하여 일측 측인 좌측에 위치하는 전동실(傳動室)에 수용된다. 그리고, 상기 전동실 중 실린더 헤드(12)에 형성되는 전동실(59)은, 실린더축선(L1)을 중심으로 하는 지름 방향(이하, 「지름 방향」이라고 한다)에서, 또한 캠축(50)의 회전 중심선(L2)의 방향(A2)(이하, 「캠축 방향(A2)」이라고 한다)에서 작동 밸브실(25)에 인접하고 있다. 여기서, 제1 직교 평면(H1)은, 실린더축선(L1)을 포함하는 동시에 후술하는 기준 평면(H0)에 직교하는 평면이다.

또한, 밸브 특성 가변 기구(M)에서, 흡기 밸브(22)에 관계되는 부재 및 배기 밸브(23)에 관계되는 부재는 서로 대응하는 부재를 포함하기 때문에, 또한 흡기 구동 캠(51), 배기 구동 캠(52), 링크 기구(M1i, M1e), 흡기 캠(53) 및 배기 캠(54)은, 동일한 기본적 구조를 갖기 때문에, 이하의 설명에서는, 배기 밸브(23)에 관계되는 부재를 중심으로 설명하고, 흡기 밸브(22)에 관계되는 부재 및 관련 설명 등을 필요에 따라서 괄호 안에 표기한다.

도 2, 도 5, 도 8, 도 9, 도 12를 참조하면, 캠축(50)에 압입되어 고정되는 배기 구동 캠(52(흡기 구동 캠(51)))은, 외주면에 전체 둘레에 걸쳐 형성된 캠면을 갖는다. 상기 캠면은, 링크 기구(M1e(M1i))를 통하여 배기 캠(54(흡기 캠(53))을 요동시키지 않는 베이스 원(圓)부(52a(51a))와, 링크 기구(M1e(M1i))를 통하여 배기 캠(54(흡기 캠(53)))을 요동시키는 캠 산(山)부(52b(51b))로 구성된다. 베이스 원부(52a(51a))는, 회전 중심선(L2)으로부터의 반경이 일정한 원호로 이루어지는 단면 형상을 가지고, 캠 산부(52b(51b))는, 회전 중심선(L2)으로부터의 반경이 캠축(50)의 회전 방향(R1)으로 증가한 후에 감소하는 단면 형상을 갖는다. 그리고, 베이스 원부(52a(51a))는, 배기 메인 로커 아암(42(흡기 메인 로커 아암(41)))이 배기 캠(54(흡기 캠(53)))의 베이스부(54a(53a))에 접촉하도록 배기 캠(54 (흡기 캠(53)))의 요동 위치를 설정하고, 캠 산부(52b(51b))는, 배기 메인 로커 아암(42(흡기 메인 로커 아암(41)))이 배기 캠(54(흡기 캠(53)))의 베이스 원부(54a(53a)) 및 캠 산부(54b(53b))에 접촉하도록 배기 캠(54(흡기 캠(53)))의 요동 위치를 설정한다.

링크 기구(M1i, M1e)는, 흡기 캠(53)에 연결되는 흡기 링크 기구(M1i)와, 배기 캠(54)에 연결되는 배기 링크 기구(M1e)로 구성된다. 아울러 도 5, 도 6을 참조하면, 배기 링크 기구(M1e(흡기 링크 기구(M1i)))는, 캠축(50)에 피벗 지지되어 캠축(50)을 중심으로 요동 가능한 홀더(60e(60i))와, 홀더(60e(60i))에 피벗 지지되어 배기 구동 캠(52(흡기 구동 캠(51)))에 의해 구동되어 요동하는 배기 서브 로커 아암(66e(흡기 서브 로커 아암(66i)))과, 일단부에서 배기 서브 로커 아암(66e(흡기 서브 로커 아암(66i)))에 피벗 장착되는 동시에 타단부에서 배기 캠(54(흡기 캠(53)))에 피벗 장착되는 연결 링크(67e(67i))와, 배기 서브 로커 아암(66e(흡기 서브 로커 아암(66i)))을 배기 구동 캠(52(흡기 구동 캠(51)))에 가압하는 제어 스프링(68)을 구비한다.

캠축(50)이 삽입되는 베어링(69)을 통하여 캠축(50)에 지지되는 홀더(60e(60i))는, 캠축 방향(A2)으로 이격된 1쌍의 제1, 제2 플레이트(61e(61i), 62e(62i))와, 제1 플레이트(61e(61i)) 및 제2 플레이트(62e(62i))를 캠축 방향(A2)에서의 소정 간격을 두고 연결하는 동시에 배기 서브 로커 아암(66e(흡기 서브 로커 아암(66i)))를 피벗 지지하는 연결 부재를 구비한다. 그리고, 상기 연결 부재 는, 양 플레이트(61e(61i), 62e(62i))간의 상기 소정 간격을 규정하는 동시에 배기 서브 로커 아암(66e(흡기 서브 로커 아암(66i)))을 피벗 지지하는 지지축이기도 한 칼라(63e(63i))와, 칼라(63e(63i))에 삽입되어 양 플레이트(61e(61i), 62e(62i))를 일체로 결합하는 리벳(64)을 구비한다. 도 6, 도 8에 도시되는 것과 같이, 각 플레이트(61e(61i), 62e(62i))에는, 각 플레이트(61e(61i), 62e(62i))를 캠축(50)에 요동 가능하게 지지하는 베어링(69)이 장착되는 장착 구멍(61e3(61i3), 62e3(62i3))이 형성되어 있다.

도 5를 같이 참조하면, 제1 플레이트(61e(61i))에는 제어 기구(M3)의 배기 제어 링크(71e(흡기 제어 링크(71i)))가 피벗 장착되어, 배기 제어 링크(71e(흡기 제어 링크(71i)))와 제1 플레이트(61e(61i))가 양자의 연결부 (71e2(71i2), 61e1(61i1))에서 상대 운동 가능하게 연결된다. 구체적으로는, 제어 기구 측 연결부로서의 배기 제어 링크(71e(흡기 제어 링크(71i)))의 연결부(71e2(71i2))의 구멍에, 홀더 측 연결부로서의 제1 플레이트(61e(61i))의 연결부(61e1(61i1))의 구멍에 압입되어 고정된 연결 핀(61e1a(61i1a))이 상대 회전 가능하게 삽입된다.

또한, 제2 플레이트(62e(62i))에는, 내연 기관(E)의 시동 시에 압축 행정에서 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(23)를 약간 밸브 개방함으로써 압축 압력을 저하시켜 시동을 용이하게 하기 위한 감압(デコンプ) 캠(62e1(62i1))(도 8, 도 12 참조)이 형성된다. 또한, 제2 플레이트(62e)에는, 요동 위치 검출 수단(94)(도 14 참조)의 검지부(94a)에 검지되는 피 검지부(62e2)가 설치된다. 피 검지부(62e2)는, 검지부(94a)를 구성하는 톱니부와 맞물림으로써 제2 플레이트(62e) 요동 방향으로 걸어맞춤하는 톱니부에 의해 구성된다. 또, 이 실시형태에서는 사용되지 않지만, 제2 플레이트(61i)에도, 피 검지부(62e2)에 상당하는 부분(62i2)이 설치된다.

칼라(63e(63i))에는, 압축 코일 스프링으로 이루어지는 제어 스프링(68)의 일단부를 지지하는 제1 스프링 지지부(76)와, 압축 코일 스프링으로 이루어지는 가압 스프링(55)의 일단부를 지지하는 가동 측 스프링 지지부(78)가 일체 성형되어 설치되어 있다. 양 스프링 지지부(76,78)는, 배기 서브 로커 아암(66e(흡기 서브 로커 아암(66i)))의 지점부(66ea(66ia))에 캠축 방향(A2)에서 인접하여 배치되는 동시에 칼라(63e(63i))의 둘레 방향에 간격을 두고 배치된다(도 6 참조).

또한, 칼라(63e(63i))에는, 제2 플레이트(62e(62i))에 형성된 구멍(62e4(62i4))에 끼워맞춰지는 볼록부(63e1(63i1))가, 배기 서브 로커 아암(66e(흡기 서브 로커 아암(66i)))의 요동 중심선(L3e(L3i))으로부터 떨어진 위치에 형성된다. 볼록부(63e1(63i1))와 구멍(62e4(62i4))은, 제2 플레이트(62e(62i))와 칼라(63e(63i)) 사이의, 요동 중심선(L3e(L3i)) 주위의 상대 회전을 저지하기 위한 걸어맞춤부를 구성한다. 이 걸어맞춤부에 의해, 1쌍의 스프링 지지부(76, 78)가 설치됨으로써, 제어 스프링(68) 및 가압 스프링(55)의 스프링력에 의한 동일 방향의 토크가 작용하는 칼라(63e(63i))가, 제1, 제2 플레이트(61e(61i), 62e(62i))에 대하여 상대 회전하는 것이 저지되므로, 가압 스프링(55)에 의한 링크 기구(M1i, M1e)에의 캠축(50) 주위의 토크의 부여 작용 및 제어 스프링(68)에 의한 배기 구동 캠(52(흡기 구동 캠(51)))에의 가압 작용이 확실하게 행하여진다.

도 2, 도 5, 도 6, 도 8, 도 9, 도 12를 참조하면, 캠축 방향(A2)으로, 배기 캠(54(흡기 캠(53))) 및 배기 구동 캠(52(흡기 구동 캠(51)))과 함께 제1, 제2 플레이트(61e(61i), 62e(62i)) 사이에 배치되는 배기 서브 로커 아암(66e(흡기 서브 로커 아암(66i)))은, 배기 구동 캠(52(흡기 구동 캠(51)))에 접촉하는 접촉부로서의 롤러(66eb(66ib))에서 배기 구동 캠(52(흡기 구동 캠(51)))과 접촉하고, 일단부의 지점부(66ea(66ia))에서 칼라(63e(63i))에 요동 가능하게 지지되고, 타단부의 연결부(66ec(66ic))에 있어서 연결 링크(67e(67i))의 일단부에 고정된 연결 핀(72)에 피벗 지지된다. 그러므로, 배기 서브 로커 아암(66e(흡기 서브 로커 아암(66i)))은, 배기 구동 캠(52(흡기 구동 캠(51)))이 캠축(50)과 함께 회전함으로써 칼라(63e(63i))를 요동 중심으로 하여 요동한다.

연결 링크(67e(67i))의 타단부에 고정된 연결 핀(73)에 피벗 지지되는 배기 캠(54(흡기 캠(53)))은, 캠축(50)에 베어링(44)을 통하여 지지됨으로써 캠축(50)을 중심으로 요동 가능한 요동 캠으로 구성되고, 그 외주면의 일부에 캠면이 형성된다. 상기 캠면은, 배기 밸브(23(흡기 밸브(22)))를 밸브 개방 상태로 유지하는 베이스 원부(54a(53a))와, 배기 밸브(23(흡기 밸브(22)))를 가압하여 내려 밸브 개방시키는 캠 산부(54b(53b))로 구성된다. 베이스 원부(54a(53a))는, 회전 중심선(L2)으로부터의 반경이 일정한 원호로 이루어지는 단면 형상을 가지고, 캠 산부(54b(53b))는, 회전 중심선(L2)으로부터의 반경이 캠축(50)의 반 회전 방향(R2(회전 방향(R1)))으로 증가하는 단면 형상을 갖는다. 그러므로, 배기 캠(54(흡기 캠(53)))의 캠 산부(54b(53b))는, 반 회전 방향(R2(회전 방향(R1)))으로 점차 배기 밸브(23(흡기 밸브(22)))의 리프트량이 커지는 형상을 갖는다.

배기 캠(54(흡기 캠(53)))은, 제어 기구(M3)를 통하여 전달되는 구동 기구(M2)의 구동력에 의해, 배기 링크 기구(M1e(흡기 링크 기구(M1i)))와 함께 동일한 요동량으로 캠축(50)을 중심으로 요동시켜지는 한편, 배기 구동 캠(52(흡기 구동 캠(51)))에 의해 요동시켜지는 배기 서브 로커 아암(66e(흡기 서브 로커 아암(66i)))에 의해 캠축(50)을 중심으로 요동시켜진다. 그리고, 캠축(50)에 대하여 요동하는 배기 캠(54(흡기 캠(53)))이 배기 메인 로커 아암(42(흡기 메인 로커 아암(41)))을 요동시켜, 배기 밸브(23(흡기 밸브(22)))를 개폐 작동시킨다. 그러므로, 배기 캠(54(흡기 캠(53)))은, 홀더(60e(60i)), 배기 서브 로커 아암(66e(흡기 서브 로커 아암(66i))) 및 연결 링크(67e(67i))를 순차적으로 통하여 전달되는 구동 기구(M2)의 구동력에 의해 요동시켜지고, 또한 배기 서브 로커 아암(66e(흡기 서브 로커 아암(66i))) 및 연결 링크(67e(67i))를 순차적으로 통하여 전달되는 배기 구동 캠(52(흡기 구동 캠(51)))의 구동력에 의해 요동시켜진다.

배기 서브 로커 아암(66e(흡기 서브 로커 아암(66i)))의 롤러(66eb(66ib))를 배기 구동 캠(52(흡기 구동 캠(51)))에 가압하는 스프링력을 발생하는 제어 스프링(68)은, 칼라(63e(63i))와 배기 캠(54) 사이에 배치되어, 배기 서브 로커 아암(66e(흡기 서브 로커 아암(66i)))의 요동에 따라서 캠축(50)의 둘레 방향으로 신축 가능하다. 일단부가 제1 스프링 지지부(76)에 지지되는 제어 스프링(68)의 타단부는, 배기 캠(54(흡기 캠(53)))에 일체 성형된 선반 형상의 돌출부에 설치되는 제2 스프링 지지부(77)에 지지된다.

배기 링크 기구(M1e(흡기 링크 기구(M1i)))에, 그 요동 방향에서의 한 쪽 방 향을 향한 토크를 작용시키는 스프링력을 항상 작용시키는 가압 스프링(55)은, 일단부가 홀더(60e(60i))의 가동 측 스프링 지지부(78)에 지지되고, 타단부가 실린더 헤드(12)에 고정되는 고정 부재인 캠축 홀더(29)에 설치된 고정 측 스프링 지지부(79)에 지지된다.

배기 링크 기구(M1e(흡기 링크 기구(M1i)))를 실린더(11) 측에 가압하는 가압 스프링(55)의 스프링력은 홀더(60e(60i))에 직접 작용하여 상기 홀더(60e(60i))를 실린더(11)를 향하는 방향으로 가압하고, 상기 스프링력에 의해 홀더(60e(60i))에 작용하는 토크는 상기 한 쪽 방향을 향하고 있다. 그리고, 상기 한 쪽 방향은, 배기 캠(54(흡기 캠(53)))이 배기 밸브(23(흡기 밸브(22)))를 밸브 개방할 때에 배기 밸브(23(흡기 밸브(22)))로부터 배기 캠(54(흡기 캠(53)))에 작용하는 반력(反力)에 의해 배기 캠(54(흡기 캠(53)))에 작용하는 토크와 같은 방향으로 설정된다. 그러므로, 가압 스프링(55)의 스프링력이 연결부(61e1(61i1))를 연결부(71e2(71i2))에 항상 요동 방향으로 가압하는 방향과, 배기 캠(54(흡기 캠(53)))으로부터 연결 링크(67e(67i)) 및 배기 서브 로커 아암(66e(흡기 서브 로커 아암(66i)))을 통하여 홀더(60e(60i))에 작용하는 토크에 의거하여, 상기 반력이 연결부(61e1(61i1))을 연결부(71e2(71i2))에 요동 방향으로 가압하는 방향은 동일하다.

그리고, 가압 스프링(55)에 의해, 피벗 장착에 의한 약간의 간극이 존재하는 각 연결부(71e2(71i2), 61e1(61i1))에서, 한 쪽 연결부(61e1(61i1))가 다른 쪽 연결부(71e2(71i2))에 항상 요동 방향으로 가압되므로, 배기 제어 링크(71e(흡기 제어 링크(71i)))에 의해 제1 플레이트(61e(61i))가 요동시켜질 때, 연결부 (71e2(71i2))와 연결부(61e1(61i1)) 사이의 간극(틈새)의 영향이 해소되어, 배기 제어 링크(71e(흡기 제어 링크(71i)))의 운동이 홀더(60e(60i))에 높은 정밀도로 전달된다.

도 2, 도 5, 도 12를 참조하면, 제어 기구(M3)는, 구동 기구(M2)에 의해 구동되는 제어 부재로서의 원통 형상의 제어축(70)과, 제어축(70)의 운동을 링크 기구(M1i, M1e)에 전달하여, 캠축(50)을 중심으로 링크 기구(M1i, M1e)를 요동시키는 제어 링크(71i, 71e)를 구비한다.

제어축(70)은, 실린더축선(L1)에 평행한 방향으로 이동 가능하고, 따라서 캠축(50)의 회전 중심선(L2)을 포함하는 동시에 실린더축선(L1)에 평행한 기준 평면(H0)에 대하여 평행한 방향으로 이동 가능하다.

제어 링크(71i, 71e)는, 흡기 제어 링크(71i)와 배기 제어 링크(71e)로 구성된다. 흡기 제어 링크(71i)는, 제1 흡기 연결부로서의 연결부(71i1)로 제어축(70)에 피벗 장착되고, 제2 흡기 연결부로서의 연결부(71i2)로 흡기 링크 기구(M1i)의 제1 플레이트(61i)의 연결부(61i1)에 피벗 장착된다. 배기 제어 링크(71e)는, 제1 배기 연결부로서의 연결부(71e1)로 제어축(70)에 피벗 장착되고, 제2 배기 연결부로서의 연결부(71e2)로 배기 링크 기구(M1e)의 제1 플레이트(61e)의 연결부(61e1)에 피벗 장착된다. 흡기 제어 링크(71i)의 연결부(71i1) 및 제어축(70)의 연결부(70a)는, 각각, 배기 제어 링크(71e)의 연결부(71e1)의 구멍에 압입되어 고정된 1개의 연결 핀(71e3)이 상대 회전 가능하게 삽입되는 구멍을 가지고, 연결 핀(71e3)에 피벗 지지되고, 2갈래 형상의 연결부(71i2, 71e2)는, 각각, 연결부(71i2, 71e2) 의 연결 핀(61i1a, 61e1a)이 상대 회전 가능하게 삽입되는 구멍을 가지고, 연결 핀(61i1a, 61e1a)에 피벗 지지된다. 그리고, 가압 스프링의 스프링력이, 피벗 장착에 의한 약간의 간극이 존재하는 각 연결부(71e1(71i1)), (70a)에서, 연결부(71e1(71i1))가 연결부(70a)에 항상 가압되므로, 연결부(71e1(71i1))와 연결부(70a) 사이의 간극(틈새)의 영향이 해소되어, 제어축(70)의 운동이 배기 제어 링크(71e(흡기 제어 링크(71i)))에 높은 정밀도로 전달된다.

그리고, 연결부(71i1)의 피벗 구동 중심선(L4i)(도 2, 도 12 참조)과 연결부(71e1)의 피벗 구동 중심선(L4e)(도 2, 도 12 참조)은, 제어축(70)의 연결부(70a)에서 공통의 피벗 구동 중심선을 구성하는 동시에 기준 평면(H0)에 대하여 한쪽 측인 배기 측으로 소정 거리의 치우침량(偏倚量)(e)으로 치우쳐진 상태(도 2, 도 7 참조)로 회전 중심선(L2)에 평행하게 배치되며, 연결부(71i2)의 피벗 구동 중심선(L5i)(도 2, 도 12 참조)은 상기 배기 측에서 회전 중심선(L2)에 평행하게 배치되고, 연결부(71e2)의 피벗 구동 중심선(L5e)(도 2, 도 12 참조)은, 기준 평면(H0)에 대하여 다른 쪽 측인 흡기 측에서 회전 중심선(L2)에 평행하게 배치된다. 그러므로, 도 7에 도시되는 것과 같이, 제어축(70)의 중심축선(L6)은, 실린더축선(L1)에 평행한 동시에, 기준 평면(H0)에 대하여 배기 측으로 치우침량(e)만큼 치우쳐져 있다. 여기서, 흡기 측이란, 기준 평면(H0)에 대하여 흡기 밸브(22)가 배치되는 측이고, 배기 측이란, 기준 평면(H0)에 대하여 배기 밸브(23)가 배치되는 측이다.

또한, 양 피벗 구동 중심선(L4i, L5i)간의 거리인 흡기 제어 링크(71i)의 링크 길이는, 양 피벗 구동 중심선(L4e, L5e)간의 거리인 배기 제어 링크(71e)의 링 크 길이보다도 길게 설정된다. 양 피벗 구동 중심선(L5i, L5e)은, 캠축(50) 주위에, 회전 중심선(L2)으로부터 같은 원주면 상에서, 회전 중심선(L2)으로부터 등거리에 배치되는 동시에, 회전 중심선(L2)을 포함하는 동시에 기준 평면(H0)에 직교하는 제2 직교 평면(H2)에 대하여 제어축(70) 및 피벗 구동 중심선(L4i, L4e)이 배치되는 측에 있다. 또한, 피벗 구동 중심선(L5i)은, 피벗 구동 중심선(L5e)보다도 제2 직교 평면(H2)에 가까운 위치에 있다.

그러므로, 공통 피벗 구동 중심선인 피벗 구동 중심선(L4i, L4e)은 기준 평면(H0)에 대하여 배기 측으로 소정의 치우침량(e)으로 치우쳐져 있음으로써, 또는, 흡기 제어 링크(71i)의 링크 길이는 배기 제어 링크(71e)의 링크 길이보다도 길게 설정됨으로써, 구동 기구(M2)에 의해 구동되는 제어축(70)의 이동량에 대하여, 캠축(50)을 중심으로 한 피벗 구동 중심선(L5i)의 요동량, 따라서 흡기 링크 기구(M1i) 및 흡기 캠(53)의 요동량이, 배기 링크 기구(M1e) 및 배기 캠(54)의 요동량보다도 커진다.

도 6, 도 10을 참조하면, 제어축(70)을 구동하는 구동 기구(M2)는, 헤드 커버(13)에 장착되는 역회전 가능한 전동 모터(80)와, 전동 모터(80)의 회전을 제어축(70)에 전달하는 전달 기구(M4)를 구비한다. 그리고, 제어 기구(M3) 및 구동 기구(M2)는, 제2 직교 평면(H2)에 대하여, 실린더(11) 및 연소실(16)과는 반대측에 배치된다.

전동 모터(80)는, 코일부 등의 발열부가 수용되는 동시에 실린더축선(L1)에 평행한 중심축선을 갖는 원통 형상의 본체(80a)와, 실린더축선(L1)에 평행하게 연 장하는 출력 축(80b)을 구비한다. 전동 모터(80)는, 실린더 헤드(12) 및 헤드 커버(13)에 관해서, 작동 밸브실(25)의 지름 방향에서 외방(外方)에 배치된다. 그리고, 제1 직교 평면(H1)에 대해서 좌측에, 전동실(59)이 배치되고, 제1 직교 평면(H1)에 대해서 다른 쪽 측인 우측에, 본체(80a) 및 점화 플러그(19)가 배치된다. 본체(80a)에서, 헤드 커버(13)에 지름 방향으로 돌출하여 차양 형상으로 형성된 장착부(13a)에 결합되는 피 장착부(80a1)에는 관통 구멍(80a2)가 형성되고, 출력 축(80b)은, 상기 관통 구멍(80a2)을 관통하여 본체(80a)의 외부로 돌출하여 작동 밸브실(25)내로 연장한다. 본체(80a)는, 헤드 커버(13) 측으로부터 실린더축선 방향(A1)에서 보거나, 또는 헤드 커버(13)의 전방으로부터 보아, 그 전체가 장착부에 의해 덮이는 위치에 배치된다(도 10 참조).

도 2, 도 5, 도 10을 참조하면, 작동 밸브실(25)내에서, 실린더축선 방향(A1)에서 캠축 홀더(29)와 헤드 커버(13) 사이에 배치되는 전달 기구(M4)는, 헤드 커버(13)를 관통하여 작동 밸브실(25)내로 연장하는 출력축(80b)에 형성된 구동 기어(80b1)에 맞물리는 감속 기어(81)와, 감속 기어(81)와 맞물리는 동시에 실린더 헤드(12)에 캠축 홀더(29)를 통하여 회전 가능하게 지지되는 출력 기어(82)로 구성된다. 감속 기어(81)는, 헤드 커버(13)와 헤드 커버(13)에 형성된 개구(13c)를 덮는 커버(83)에 지지되는 지지축(84)에 회전 가능하게 지지되고, 구동 기어(80b1)와 맞물리는 대(大) 기어(81a)와, 출력 기어(82)와 맞물리는 소(小) 기어(81b)를 갖는다. 출력 기어(82)는, 캠축 홀더(29)에 볼트에 의해 결합된 지지통(88)에 베어링(89)을 통하여 회전 가능하게 지지되는 원통 형상의 보스부(82a)를 갖는다.

출력 기어(82)와 제어축(70)은, 출력 기어(82)의 회전 운동을, 제어축(70)의, 실린더축선(L1)에 평행한 직선 왕복 운동으로 변환하는 운동 변환 기구로서의 이송 나사 기구를 통하여 구동 연결된다. 상기 이송 나사 기구는, 보스부(82a)의 내주면에 형성된 사다리꼴 나사로 이루어지는 암나사부(82b)와, 제어축(70)의 외주면에 형성되어 수나사부(70b)와 나사 결합하는 사다리꼴 나사로 이루어지는 수나사부(70b)를 구비한다. 제어축(70)은, 보스부(82a)에 고정된 안내축(90)의 외주에 슬라이드 가능하게 끼워맞춰져 있고, 상기 안내축(90)에 의해 이동 방향으로 안내된 상태로, 캠축 홀더(29)에 형성된 관통 구멍(91)(도 7 또한 참조)을 통과하여, 실린더축선 방향(A1)으로 캠축(50)에 대하여 진출 및 후퇴 가능하다.

도 5를 참조하면, 전동 모터(80)는, 전자 제어 유닛(이하, ECU 라고 한다)(92)에 의해 제어된다. 그 때문에, ECU(92)에는, 출력 요구량 검출 수단(95), 기관 온도 검출 수단(96) 이외에, 상기 운전 상태 검출 수단을 구성하는 내연 기관(E)의 시동 시(時)를 검출하는 시동 검출 수단이나 기관 회전 속도를 검출하는 기관 회전 속도 검출 수단 등으로부터의 검출 신호, 또한, 전동 모터(80)에 의해 요동시켜지는 배기 링크 기구(M1e)의 홀더(60e), 나아가서는 배기 캠(54)의, 캠축(50)에 대한 요동각인 요동 위치를 검출하는 요동 위치 검출 수단(94)(예컨대 전위차계(potentiometer)로 구성된다.)으로부터의 검출 신호가 입력된다.

ECU(92)의 기억 장치에는, 조작량(D)을 파라미터로 하여 요동 위치가 설정된 밸브 제어 맵이 격납되어 있다. 그리고, ECU(92)는, 출력 요구량 검출 수단(95)에 의해 검출되는 조작량(D)과, 요동 위치 검출 수단(94)에 의해 검출되는 배기 링크 기구(M1i)의 홀더(60e)의 실제 요동 위치, 즉 배기 캠(54)의 실제 요동 위치에 따라서, 상기 밸브 제어 맵에 의해 설정되는 요동 위치가 되도록, 전동 모터(80)를 제어한다. 그러므로, 전동 모터(80)에 의해 구동되는 제어축(70)의 위치가 변경되면, 배기 링크 기구(M1e(흡기 링크 기구(M1i))) 및 배기 캠(54(흡기 캠(53)))의 캠축(50)에 대한 상대적인 회전 위치인 요동 위치가, 조작량(D)에 따라서 변경되어, 배기 밸브(23(흡기 밸브(22)))의 밸브 작동 특성이 내연 기관(E)의 운전 상태에 따라서 제어된다.

구체적으로는, 이하와 같다.

도 11에 도시되는 것과 같이, 흡기 밸브 및 배기 밸브는, 각각, 개폐 시기 및 최대 리프트량을 변경하는 밸브 특성 가변 기구(M)에 의해 제어되는 밸브 작동 특성(Ki, Ke)의 기본 작동 특성으로서, 최대 밸브 작동 특성(Kimax, Kemax) 및 최소 밸브 작동 특성(Kimin, Kemin)을 경계값으로 하여, 최대 밸브 작동 특성(Kimax, Kemax)과 최소 밸브 작동 특성(Kimin, Kemin)간의 임의의 중간 밸브 작동 특성으로 개폐 작동된다. 이 때문에, 흡기 밸브(22)에 대해서는, 그 개방 시기가 연속적으로 지각됨에 따라서, 폐쇄 시기가 연속적으로 진각되어 밸브 개방 기간이 연속적으로 짧아지고, 또한 최대 리프트량이 얻어지는 캠축(50)의 회전각(또는 크랭크축(15)의 회전 위치인 크랭크각)이 연속적으로 지각되는 동시에 최대 리프트량이 연속적으로 작아진다. 그리고, 흡기 밸브(22)의 밸브 작동 특성의 변경과 동시에, 배기 밸브(23)에 대해서는, 그 개방 기간이 연속적으로 지각됨에 따라서, 폐쇄 시기가 연속적으로 진각되어 밸브 개방 시기가 연속적으로 짧아지고, 또한 최대 리프 트량이 얻어지는 캠축(50)의 회전각이 연속적으로 진각되어, 최대 리프트량이 연속적으로 작아진다.

도 12를 같이 참조하면, 구동 기구(M2)에 의해 구동되는 제어축(70) 및 흡기 제어 링크(71i)가, 도 12 (A), (B)에 도시되는 제1 위치를 점유할 때, 흡기 밸브(22)의 개방 시기가 최진각 위치(θiomax)가 되고, 그 폐쇄 시기가 최지각 위치(θicmax)가 되고, 또한 그 밸브 개방 기간 및 최대 리프트량이 모두 최대가 되는 최대 밸브 작동 특성(Kimax)가 얻어지고, 동시에, 배기 밸브(23)의 개방 시기가 최진각 위치(θeomax)가 되고, 그 폐쇄 시기가 최지각 위치(θecmax)가 되고, 또한 그 밸브 개방 기간 및 최대 리프트량이 모두 최대가 되는 최대 밸브 작동 특성(Kemax)이 얻어진다.

또, 도 12, 도 13에서는, 배기 밸브(23(흡기 밸브(22)))가 밸브 폐쇄하고 있을 때의 배기 링크 기구(M1e(흡기 링크 기구(M1i))) 및 배기 메인 로커 아암(42(흡기 메인 로커 아암(41)))의 상태가 실선 및 파선으로 도시되고, 배기 밸브(23(흡기 밸브(22)))가 최대 리프트량으로 밸브 개방하였을 때의 배기 링크 기구(M1e(흡기 링크 기구(M1i))) 및 배기 메인 로커 아암(42(흡기 메인 로커 아암(41)))의 상태의 개략이 2점쇄선으로 도시되어 있다.

내연 기관(E)의 운전 상태에 따라서, 밸브 특성 가변 기구(M)에 의해 최대 밸브 작동 특성(Kimax, Kemax)이 얻어지는 상태로부터 최소 밸브 작동 특성(Kimin, Kemin)이 얻어지는 상태를 향하여 이행할 때에는, 전동 모터(80)가 출력 기어(72)를 회전 구동하여, 상기 이송 나사 기구에 의해 제어축(70)이 캠축(50)을 향하여 진출한다. 이 때 전동 모터(80)의 구동량에 의거하여, 제어축(70)은, 흡기 제어 링크(71i)를 통하여 흡기 링크 기구(M1i) 및 흡기 캠(53)을, 캠축(50)을 중심으로 회전 방향(R1)으로 요동시키고, 동시에, 배기 제어 링크(71e)를 통하여 배기 링크 기구(M1e) 및 배기 캠(54)을, 캠축(50)을 중심으로 반 회전 방향(R2)으로 요동시킨다.

그리고, 제어축(70) 및 배기 제어 링크(71e)가 도 13 (A), (B)에 도시되는 제2 위치를 점유할 때, 흡기 밸브(22)의 개방 시기가 최지각 위치(θiomin)이 되고, 그 폐쇄 시기가 최진각 위치(θicmin)이 되고, 또한 그 밸브 개방 기간 및 최대 리프트량이 모두 최소가 되는 최소 밸브 작동 특성(Kimax)가 얻어지고, 동시에, 배기 밸브(23)의 개방 시기가 최지각 위치(θeomin)이 되고, 그 폐쇄 시기가 최진각 위치(θecmin)이 되며, 또한 그 밸브 개방 기간 및 최대 리프트량이 모두 최소가 되는 최소 밸브 작동 특성(Kemin)이 얻어진다.

그리고, 제어축(70)이 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 이행할 때에는, 전동 모터(80)가 출력 기어(82)를 역방향으로 회전 구동하여, 상기 이송 나사 기구에 의해 제어축(70)이 캠축(50)으로부터 떨어지도록 후퇴한다. 이 때, 제어축(70)은, 흡기 제어 링크(71i)를 통하여 흡기 링크 기구(M1i) 및 흡기 캠(53)을, 캠축(50)을 중심으로 반 회전 방향(R2)으로 요동시키고, 동시에, 배기 제어 링크(71e)를 통하여 배기 링크 기구(M1e) 및 배기 캠(54)을, 캠축(50)을 중심으로 회전 방향(R1)으로 요동시킨다.

또한, 제어축(70)이 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이의 위치를 점유할 때, 배기 밸브(23(흡기 밸브(22)))에 대해서, 최대 밸브 작동 특성(Kemax(Kimax)) 및 최소 밸브 작동 특성(Kemin(Kimin))에서의 개방 시기, 폐쇄 시기, 밸브 개방 기간 및 최대 리프트량 사이의 값이 되는 개방 시기, 폐쇄 시기, 밸브 개방 기간 및 최대 리프트량이 설정되는 무수한 상기 중간 밸브 작동 특성이 얻어진다.

그리고, 흡기 밸브 및 배기 밸브는, 상기 기본 작동 특성의 이외에, 각각, 밸브 특성 가변 기구(M)에 의해 보조 작동 특성으로 개폐 작동된다. 구체적으로는, 상기 보조 작동 특성으로서의 감압 작동 특성이 얻어지는 것을 도 14 (A), (B)를 참조하여 설명한다. 내연 기관(E)의 시동 개시 시의 압축 행정 시에, 전동 모터(80)가 출력 기어(82)를 역방향으로 회전 구동하여, 제어축(70)이 상기 제1 위치를 넘어서 캠축(50)으로부터 떨어지도록 후퇴한 위치인 감압 위치를 점유한다. 이 때, 배기 링크 기구(M1e(흡기 링크 기구(M1i))) 및 배기 캠(54(흡기 캠(53)))이, 회전 방향(R1(반 회전 방향(R2)))으로 요동하여, 제2 플레이트(62e(62i))의 감압 캠(62e1(62i1))이, 배기 메인 로커 아암(42(흡기 메인 로커 아암(41)))의 롤러(42c(41c))의 근방에 설치된 감압부(42d(41d))에 접촉하여, 롤러(42c(41c))가 배기 캠(54(흡기 캠(53)))으로부터 떨어지고, 배기 밸브(23(흡기 밸브(22)))가 소(小) 개도인 감압 개도로 밸브 개방한다.

도 11을 참조하면, 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(23)의 밸브 작동 특성에 대응하여, 흡기 상사점 부근에서의 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(23)의 오버랩 기간(Pa) 및 비 오버랩 기간(Pb)이 변화한다. 즉, 최대 밸브 작동 특성(Kimax, Kemax)에서는 최대 오버랩 기간(Pax)이 얻어지고, 최소 밸브 작동 특성(Kimin, Kemin)에 서는 최대 비 오버랩 기간(Pbx)이 얻어지고, 양 밸브 작동 특성 사이의 중간 밸브 작동 특성에서는, 최대 밸브 작동 특성(Kimax, Kemax)으로부터 최소 밸브 작동 특성(Kimin, Kemin)으로 이행함에 따라서, 오버랩 기간(Pa)이 감소하여 0(제로)이 되고, 비 오버랩 기간(Pb)이 0(제로)으로부터 증가한다. 여기서, 오버랩 기간(Pa)은, 흡기 상사점 부근에서, 배기 밸브(23) 및 흡기 밸브(22)가 모두 밸브 개방 상태에 있고, 배기 밸브(23)의 폐쇄 시기와 흡기 밸브(22)의 개방 시기 사이의 크랭크각(또는 캠각의 회전각)의 범위이고, 비 오버랩 기간(Pb)은, 흡기 상사점 부근에서, 배기 밸브(23) 및 흡기 밸브(22)가 모두 밸브 폐쇄 상태에 있고, 배기 밸브(23)의 폐쇄 시기와 흡기 밸브(22)의 개방 시기 사이의 크랭크각(또는 캠각의 회전각)의 범위이다.

그리고, ECU(92)는, 기관 온도 검출 수단(96)에 의해 워밍업 시인 것이 검출되면, 도 4 (C)에 도시되는 것과 같이, 내연 기관(E)의 부하 영역 전체에서 조작량(D)에 관계없이 소정량으로 고정된 오버랩 기간(Pa), 여기에서는 최대 오버랩 기간(Pax)이 얻어지도록, 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(23)의 밸브 작동 특성을 제어하도록, 상기 밸브 제어 맵에 의거하여 전동 모터(80)를 제어한다. 여기에서는, 워밍업 시에는, 밸브 특성 가변 기구(M)는, 최대 밸브 작동 특성(Kimax, Kemax)으로 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(23)가 개폐 작동되도록 하여, 부하 영역 전체에서 비 오버랩 기간(Pb)이 형성되지 않도록 밸브 작동 특성을 제어한다.

또한, ECU(92)는, 기관 온도 검출 수단(96)에 의해 워밍업 후인 것이 검출되면, 도 4 (D)에 도시되는 것과 같이, 밸브 특성 가변 기구(M)는, 상기 부하 영역 전체에서 스로틀 밸브(30)와의 협동에 의해 요구량에 따른 기관 출력을 얻기 위해서, 조작량(D)에 따라서 오버랩 기간(Pa) 또는 비 오버랩 기간(Pb)을 제어하여 기관 출력을 제어하도록, 밸브 작동 특성을 제어한다.

도 4, 도 11을 참조하면, 밸브 특성 가변 기구(M)는, 제1 부하 영역(Fa)에서, 요구량의 증가에 따라서, 오버랩 기간(Pa)이 감소하여 0(제로)이 된 후, 비 오버랩 기간(Pb)이 증가하여, 소정 부하(Da)에 이르기 전에 최대 비 오버랩 기간(Pbx)이 얻어지도록 밸브 작동 특성을 제어하고, 제2 부하 영역(Fb)에서, 요구량의 증가에 따라서, 최대 비 오버랩 기간(Pbx)으로부터 비 오버랩 기간(Pb)이 감소하여 0(제로)이 된 후, 오버랩 기간(Pa)이 증가하여, 최대 부하(최대 조작량)(Db)로 최대 오버랩 기간(Pax)이 얻어지도록 밸브 작동 특성을 제어한다. 그리고, 이 작동 밸브 장치(40)에서, 밸브 특성 가변 기구(M)는 흡기 밸브(22)의 개폐 시기 및 배기 밸브(23)의 개폐 시기를 변경하여 오버랩 기간(Pa) 및 비 오버랩 기간(Pb)을 제어함으로써 내부 EGR율(N)을 제어한다.

내부 EGR율(N)은, 연소실(16)의 새로운 공기의 양과 연소실(16)에 잔류하는 이미 연소된 가스의 양의 비율을 나타내는 것이고, 다음 식으로 정의된다.

N= Vce/(Vc-Vca)

여기서, Vc:흡기 하사점에서의 실린더 용적

Vca:흡기 밸브가 유효 리프트량에 있을 때의 실린더 용적

Vce:배기 밸브가 유효 리프트량에 있을 때의 실린더 용적

흡기 밸브의 유효 리프트량: 흡기 포트로부터 밸브 개방 상태의 흡기 밸브를 통하여 연소실에 새로운 공기가 실질적으로 유입을 시작할 때의 흡기 밸브의 리프트량

배기 밸브의 유효 리프트량: 연소실로부터 밸브 개방 상태의 배기 밸브를 통하여 배기 포트에 이미 연소된 가스가 실질적으로 유출을 종료할 때의 배기 밸브의 리프트량

그러므로, 내부 EGR율(N)은, 최대 밸브 작동 특성(Kimax, Kemax)에서의 최대 오버랩 기간(Pax)에서 얻어지는 최소 내부 EGR율(Nn)과, 최소 밸브 작동 특성(Kimin, Kemin)에서의 최대 비 오버랩 기간(Pbx)에서 얻어지는 최대 내부 EGR율(Nx)로 규정되는 제어 범위에 있어서, 밸브 작동 특성이 최대 밸브 작동 특성(Kimax, Kemax)으로부터 최소 밸브 작동 특성(Kimin, Kemin)으로 이행함에 따라서, 최소 내부 EGR율(Nn)로부터 최대 내부 EGR율(Nx)까지 연속적으로 증가한다.

그리고, 워밍업 시에, 밸브 특성 가변 기구(M)는, 부하 영역 전체에서, 조작량(D)에 관계없이, 내부 EGR율(N)이 최소 내부 EGR율(Nn)로 유지되도록 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(23)의 밸브 작동 특성을 제어한다. 또한, 워밍업 후에, 부하 영역 전체에서, 밸브 특성 가변 기구(M)는, 조작량(D)에 따라서 오버랩 기간(Pa) 또는 비 오버랩 기간(Pb)을 제어하여, 내부 EGR율(N)에 의해, 또는 내부 EGR율(N)로 규정되는 내부 EGR량에 의해 기관 출력을 제어한다. 보다 구체적으로는, 워밍업 후에, 밸브 특성 가변 기구(M)는, 제1 부하 영역(Fa)에서, 내부 EGR율(N)이, 무 부하에서의 최소 내부 EGR율(Nn)로부터, 조작량(D)의 증가에 따라서 증가하여, 소정 부하(Da)에 이르기 전에 최대 내부 EGR율(Nx)이 얻어지도록 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(23)의 밸브 작동 특성을 제어하고, 제2 부하 영역(Fb)에서, 내부 EGR율(N)이, 소정 부하(Da)에서의 최대 내부 EGR율(Nx)로부터, 조작량(D)의 증가에 따라서 감소하여, 최대 부하(Db)에서 최소 내부 EGR율(Nn)이 얻어지도록 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(23)의 밸브 작동 특성을 제어한다.

또한, 흡기 밸브(22)가 밸브 시트(24)로부터 떨어져 실제로 밸브 개방하는 개방 시기에 대하여, 흡기 밸브(22)가 유효 리프트량으로 밸브 개방하는 시기인 유효 개방 시기, 및 배기 밸브(23)가 유효 리프트량으로 밸브 개방하는 시기인 유효 폐쇄 시기를 사용하면, 오버랩 기간(Pa) 및 비 오버랩 기간(Pb)을, 유효 오버랩 기간(Pae) 및 유효 비 오버랩 기간(Pbe)으로 나타낼 수 있다. 또, 이 실시형태에서는, 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(23)의 상기 유효 리프트량은 동일한 값으로 되어 있다.

이하, 유효 개방 시기 및 유효 폐쇄 시기에 의해 규정되는 유효 비 오버랩 기간(Pbe)을 사용하여, 밸브 특성 가변 기구(M)에 의한 밸브 작동 특성의 제어에 관해서 설명한다. 밸브 특성 가변 기구는, 워밍업 시에, 부하 영역 전체에서, 유효 오버랩 기간(Pae) 및 유효 비 오버랩 기간(Pbe)이 모두 0(제로)에 고정되도록 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(23)의 밸브 작동 특성을 제어하고, 워밍업 후에, 제1 부하 영역(Fa)에서, 조작량(D)의 증가에 따라서 유효 비 오버랩 기간(Pbe)이, 무 부하에서의 0(제로)으로부터, 소정 부하(Da)에서의 최대값까지 증가하도록 밸브 작동 특성을 제어하고, 제2 부하 영역(Fb)에서, 조작량(D)의 증가에 따라서 유효 비 오버랩 기간(Pbe)이 최대값으로부터 조작량(D)이 최대값이 되는 최대 부하에서의 0(제로)이 될 때까지 감소하도록 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(23)의 밸브 작동 특성을 제어한다. 또한, 이 실시형태에서, 유효 오버랩 기간(Pae) 및 유효 비 오버랩 기간(Pbe)이 모두 0(제로)이 되는 캠축(50)의 회전각(크랭크각)은, 흡기 상사점이다.

그리고, 최대 밸브 작동 특성(Kimax, Kemax)으로 개폐 작동하는 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(23)에 의해 얻어지는 유효 오버랩 기간(Pae) 및 유효 비 오버랩 기간(Pbe)이 최소값인 0(제로)이 될 때, 내부 EGR율(N)은 최소 내부 EGR율(Nn)이 되고, 최소 밸브 작동(Kimin, Kemin)으로 개폐 작동하는 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(23)에 의해 얻어지는 유효 비 오버랩 기간(Pbe)이 최대값(Pbex)이 될 때, 내부 EGR율(N)은 최대 내부 EGR율(Nx)이 된다.

다음으로, 전술과 같이 구성된 실시형태의 작용 및 효과에 관해서 설명한다.

내연 기관(E)의 워밍업 시에, 스로틀 제어 기구(T)는, 내연 기관(E)의 부하 영역 전체에서, 조작량(D)의 증가에 따라서 증가하는 개도가 되도록 스로틀 밸브(30)의 개도를 제어하고, 밸브 특성 가변 기구(M)는, 부하 영역 전체에서 비 오버랩 기간(Pb)이 형성되지 않도록 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(23)의 밸브 작동 특성을 제어하여, 내부EGR율(N)의 제어 범위에서 내부 EGR율(N)이 최소가 되도록 하는 워밍업 시 제어 형태로 내연 기관(E)의 제어가 행하여짐으로써, 워밍업 시에, 부하 영역 전체에서, 새로운 공기는, 스로틀 밸브(30)에 의해 조작량(D)에 따라서 유량 제어되어 연소실(16)에 공급되고, 한편, 내부 EGR율(N)은, 밸브 특성 가변 기구(M)에 의해 비 오버랩 기간(Pb)이 형성되지 않기 때문에, 비 오버랩 기간(Pb)이 형성 되는 경우에 비해 작아져, 내부 EGR율(N)의 제어 범위에서 최소가 되도록 제어되므로, 연소성이 향상하고, 연소 온도도 높아지기 때문에, 부하 영역 전체에서, 연소성이 향상하여 연소의 안정성이 향상하고, 연소 온도가 높아져, 내연 기관의 워밍업이 촉진된다. 또한, 연소 온도가 높아짐으로써, 상기 배기 장치에 설치되는 배기 정화 장치인 촉매 장치의 워밍업도 촉진되므로, 촉매 장치의 활성화가 빨라져, 배기 정화 성능이 향상한다.

내연 기관(E)의 워밍업 후에, 스로틀 제어 기구(T)는, 제1 부하 영역(Fa)에서, 조작량(D)의 증가에 따라서 아이들 개도로부터 소정 부하(Da)로 전부 개방하도록 스로틀 밸브(30)의 개도를 제어하는 동시에, 제2 부하 영역(Fb)에서, 스로틀 밸브(30)를 전부 개방으로 제어하고, 밸브 특성 가변 기구(M)는, 부하 영역 전체에서 조작량(D)에 따라서 오버랩 기간(Pa) 또는 비 오버랩 기간(Pb)을 제어하여, 내부 EGR율(N)에 의해 기관 출력을 제어하는 동시에, 소정 부하(Da)로 최대 비 오버랩 기간(Pbx)에 의한 최대 내부 EGR율(Nx)이 얻어지도록 밸브 작동 특성을 제어하는 워밍업 후 제어 형태에 의해 내연 기관(E)이 제어됨으로써, 부하 영역 전체에서, 특히 저 부하 영역(F1)에서, 펌핑 로스가 한층 더 감소하여, 연비 성능이 향상하고, 한편, 부하 영역 전체에서, 조작량(D)에 따른 기관 출력이 얻어지도록 오버랩 기간(Pa) 및 비 오버랩 기간(Pb)의 제어에 의한 내부 EGR율(N)로 기관 출력이 제어되므로, 펌핑 로스가 감소하는 동시에 NOx의 발생량이 감소하고, 또한 소정 부하(Da)에서는 내부 EGR율(N)이 최대가 되므로, 소정 부하(Da) 부근의 저 부하 영역(F1)에서의 펌핑 로스 및 NOx의 발생량이 대폭 감소하여, 연비 성능 및 배기 정화 성능이 향상한다.

또한, 상기 워밍업 후 제어 형태에서는, 밸브 특성 가변 기구(M)는, 제1 부하 영역(Fa)에서, 내부 EGR율(N)이, 무 부하에서의 최소 내부 EGR율(Nn)로부터, 조작량(D)의 증가에 따라서 증가하여, 소정 부하(Da)에서 최대 내부 EGR율(Nx)이 얻어지도록 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(23)의 밸브 작동 특성을 제어하고, 제2 부하 영역(Fb)에서, 내부 EGR율(N)이, 소정 부하(Da)에서의 최대 내부 EGR율(Nx)로부터, 조작량(D)의 증가에 따라서 감소하여, 최대 부하(Db)에서 최소 내부 EGR율(Nn)이 얻어지도록 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(23)의 밸브 작동 특성을 제어한다. 이에 의해, 제1 부하 영역(Fa)에서는, 스로틀 밸브(30)의 개도가 크기 때문에 새로운 공기의 연소실(16)에의 유입을 억제하도록 내부 EGR율(N)이 증가하므로, 펌핑 로스가 감소하는 동시에 NOx의 발생량이 감소하고, 또한 제2 부하 영역(Fb)에서는, 조작량(D)의 증가에 따라서, 비 오버랩 기간(Pb)이 감소하여 내부 EGR율(N)이 감소하여, 연소실(16)에 공급되는 새로운 공기의 양이 증가하므로, 소정 부하(Da)에 가까이 감에 따라서, 내부 EGR율(N)이 커지기 때문에, 펌핑 로스가 감소하는 동시에 NOx의 발생량이 감소하여, 연비 성능 및 배기 정화 성능이 향상하고, 고 부하 영역(F3)에서는 큰 기관 출력이 얻어져 요구량에 따른 소요 기관 출력이 확보된다.

밸브 특성 가변 기구(M)는, 제1 부하 영역(Fa)에서, 소정 부하(Da)보다도 작은 부하 영역에서 최대 내부 EGR율(Nx)이, 또는 최대 비 오버랩 기간(Pbx) 및 최대 유효 비 오버랩 기간(Pbex)이 얻어지도록 밸브 작동 특성을 제어함으로써, 제1 부하 영역(Fa)에서의 펌핑 로스가 한층 더 감소하여 연비 성능이 향상하고, 또한 배 기 정화 성능이 향상한다.

밸브 특성 가변 기구(M)는, 오버랩 기간(Pa)의 감소, 비 오버랩 기간(Pb)의 증가, 유효 오버랩 기간(Pae) 및 유효 비 오버랩(Pbe)이 모두 O(제로)인 상태로부터의 유효 비 오버랩 기간(Pbe)의 증가, 또는 내부 EGR율(N)의 증가에 따라서, 흡기 밸브(22)의 최대 리프트량이 감소하도록 밸브 작동 특성을 제어함으로써, 오버랩 기간(Pa)이 클 때, 비 오버랩 기간(Pb)이 작을 때, 유효 비 오버랩 기간(Pbe)이 작을 때, 또는 내부 EGR율(N)이 작을 때에는, 흡기 밸브(22)의 최대 리프트량이 크므로, 펌핑 로스가 감소하고, 또한, 소정 부하(Da) 부근에서, 오버랩 기간(Pa)이 작을 때, 비 오버랩 기간(Pb)이 클 때, 유효 비 오버랩 기간(Pbe)이 클 때, 또는 내부 EGR율(N)이 클 때에는, 내부 EGR율(N)이 크기 때문에, 펌핑 로스가 감소하므로, 제1 부하 영역(Fa) 및 소정 부하(Da) 부근에서의 펌핑 로스가 감소하여, 연비 성능이 향상한다.

동시에, 밸브 특성 가변 기구(M)는, 오버랩 기간(Pa)의 감소, 비 오버랩 기간(Pb)의 증가, 유효 오버랩 기간(Pae) 및 유효 비 오버랩 기간(Pbe)이 모두 0(제로)인 상태로부터의 유효 비 오버랩 기간(Pbe)의 증가, 또는 내부 EGR율(N)의 증가에 따라서, 배기 밸브(23)의 최대 리프트량이 감소하도록 밸브 작동 특성을 제어함으로써, 오버랩 기간(Pa)이 클 때, 비 오버랩 기간(Pb)이 작을 때, 유효 비 오버랩 기간(Pbe)이 작을 때, 또는 내부 EGR율(N)이 작을 때에는, 배기 밸브(23)의 최대 리프트량이 크므로, 펌핑 로스가 감소하고, 또한, 소정 부하(Da) 부근에서, 오버랩 기간(Pa)이 작을 때, 비 오버랩 기간(Pb)이 클 때, 유효 비 오버랩 기간(Pbe)이 클 때, 또는 내부 EGR율(N)이 클 때에는, 내부 EGR율(N)이 크기 때문에, 펌핑 로스가 감소하므로, 제1 부하 영역(Fa) 및 소정 부하(Da) 부근에서의 펌핑 로스가 감소하여, 이 점에서도 연비 성능이 향상한다.

밸브 특성 가변 기구(M)는, 최대 오버랩 기간(Pax) 또는 최소 내부 EGR율(Nn)에 있어서, 유효 오버랩 기간(Pae) 및 유효 비 오버랩 기간(Pbe)이 0이 되도록 밸브 작동 특성을 제어함으로써, 내부 EGR율(N)의 제어 범위에 있어서, 연소실(16)로부터의 이미 연소된 가스의 유출이 실질적으로 정지하고, 연소실(16)에의 새로운 공기의 유입이 실질적으로 시작되는 시기를 기준으로 하여, 내부 EGR율(N)의 제어가 시작되기 때문에, 내부 EGR율(N)의 제어 정밀도가 높아지고, 또한 그 제어 범위를 크게 할 수 있으므로, 내부 EGR율(N)의 제어 또는 유효 비 오버랩 기간(Pbe)의 제어에 의한 기관 출력의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.

밸브 특성 가변 기구(M)에서, 제어 기구(M3)는, 오버랩 기간(Pa)의 감소, 비 오버랩 기간(Pb) 또는 유효 비 오버랩 기간(Pbe)의 증가에 의한 내부 EGR율(N)의 증가 방향에서 구동 기구(M2)에 의해 구동될 때, 흡기 링크 기구(M1i)에 의한 흡기 밸브(22)의 개방 시기의 지각량이, 배기 링크 기구(M1e)에 의한 배기 밸브(23)의 폐쇄 시기의 진각량보다도 커지도록, 구동 기구(M2)와 각 링크 기구(M1i, M1e)를 연결함으로써, 밸브 특성 가변 기구(M)가, 내부 EGR율(N)이 증가하는 방향으로 오버랩 기간(Pa)을 감소시키고, 비 오버랩 기간(Pb)을 증가시키고, 또는 유효 비 오버랩 기간(Pbe)을 증가시킬 때, 흡기 밸브(22)의 개방 시기의 지각량은 배기 밸브(23)의 폐쇄 시기의 진각량보다도 커지므로, 배기 밸브(23)의 폐쇄 시기가 진각하 여 연소실(16)에 잔류하는 이미 연소된 가스의 압력이 높아질 때, 흡기 밸브(22)의 밸브 개방 시의 지각량이 배기 밸브(23)의 폐쇄 시기의 진각량 이하인 경우에 비하여, 흡기 밸브(22)는 연소실(16)의 압력이 보다 낮은 상태일 때에 밸브 개방을 시작하므로, 흡기의 역류가 방지 또는 억제된다.

피벗 구동 중심선(L4i)과 피벗 구동 중심선(L4e)은, 기준 평면(H0)에 대하여 배기 측으로 치우쳐져 회전 중심선(L2)에 평행하게 배치되고, 피벗 구동 중심선(L5i)은 배기 측에 배치되고, 피벗 구동 중심선(L5e)은 흡기 측에 배치됨으로써, 제어축(70)이 이동하였을 때, 흡기 링크 기구(M1i)가 배기 링크 기구(M1e)보다도 큰 요동량으로 캠축(50)을 중심으로 요동하여, 흡기 밸브(22)의 개방 시기의 지각량이 배기 밸브(23)의 폐쇄 시기의 진각량보다도 커지는 밸브 작동 특성이 얻어지므로, 흡기 링크 기구(M1i) 및 배기 링크 기구(M1e)에 제어 기구(M3)의 제어축(70)이 공유된 뒤에, 피벗 구동 중심선(L4i), 피벗 구동 중심선(L4e), 피벗 구동 중심선(L5i) 및 피벗 구동 중심선(L5e)의, 기준 평면(H0)에 대한 배치에 의해, 밸브 특성 가변 기구(M)이 소형화되고, 그 구조가 간소화된다.

피벗 구동 중심선(L4i)과 피벗 구동 중심선(L4e)은, 회전 중심선(L2)에 평행하게 배치되고, 피벗 구동 중심선(L5i)은 배기 측에 배치되고, 피벗 구동 중심선(L5e)는 흡기 측에 배치되고, 흡기 제어 링크(71i)의 링크 길이는 , 배기 제어 링크(71e)의 링크 길이보다도 길기 때문에, 제어축(70)이 이동하였을 때, 흡기 링크 기구(M1i)가 배기 링크 기구(M1e)보다도 큰 요동량으로 캠축(50)을 중심으로 요동하여, 흡기 밸브(22)의 개방 시기의 지각량이 배기 밸브(23)의 폐쇄 시기의 진각량 보다도 커지는 밸브 작동 특성이 얻어지므로, 흡기 링크 기구(M1i) 및 배기 링크 기구(M1e)에 제어 기구(M3)의 제어축(70)이 공유된 뒤에, 피벗 구동 중심선(L5i) 및 피벗 구동 중심선(L5e)이, 기준 평면(H0)의 양측으로 나누어져 배치되고, 흡기 제어 링크(71i)의 링크 길이가 배기 제어 링크(71e)의 링크 길이보다도 길기 때문에, 밸브 특성 가변 기구가 소형화되고, 그 구조가 간소화된다.

또한, 피벗 구동 중심선(L4i) 및 피벗 구동 중심선(L4e)이 공통 피벗 구동 중심선을 구성함으로써, 밸브 특성 가변 기구(M)가 한층 더 소형화되고, 그 구조가 한층 더 간소화된다.

이하, 전술한 실시형태의 일부의 구성을 변경한 실시형태에 대해서, 변경한 구성에 관하여 설명한다.

도 6, 도 12를 참조하면, 배기 링크 기구(M1e(흡기 링크 기구(M1i)))는, 배기 링크 기구(M1e(흡기 링크 기구(M1i)))가 구동 기구(M2)에 의해 구동되는 제어축(70)의 운동을 전달하는 배기 제어 링크(71e(흡기 제어 링크(71i)))에 의해 요동시켜졌을 때에, 캠축(50)의 회전 중심선(L2)을 중심으로 요동하는 피벗 구동 중심선을 갖는 배기 피벗 구동부(흡기 피벗 구동부)를 구비하고 있기 때문에, 상기 흡기 피벗 구동부의 피벗 구동 중심선과 회전 중심선(L2)의 거리가, 상기 배기 피벗 구동부의 피벗 구동 중심선과 회전 중심선(L2)의 거리보다도 짧기 때문에, 제어축(70) 및 배기 제어 링크(71e(흡기 제어 링크(71i)))가 구동 기구(M2)에 의해 구동되었을 때, 흡기 링크 기구(M1i)가, 배기 링크 기구(M1e)에 의해 캠축(50)을 중심으로 하여 요동되는 배기 캠(54)보다도 큰 요동량으로, 흡기 캠(53)을 캠축(50)을 중심으로 요동시켜도 된다.

여기서, 상기 흡기 피벗 구동부는, 제1 플레이트(61i)의 연결부(61i1)와, 흡기 서브 로커 아암(66i)의 지점부(66ia) 및 칼라(63i)의 지지부(63i2)(도 6 참조)의, 각각에 의해 구성된다. 또한, 상기 각 흡기 피벗 구동부의 피벗 구동 중심선은, 피벗 구동 중심선(L5i), 요동 중심선(L3i)이다.

마찬가지로, 배기 피벗 구동부는, 제1 플레이트(61e)의 연결부(61e1)와, 흡기 서브 로커 아암(66e)의 지점부(66ea) 및 칼라(63e)의 지지부(63e2)(도 6 참조)의, 각각에 의해 구성된다. 또한, 상기 각 배기 피벗 구동부의 피벗 구동 중심선은, 피벗 구동 중심선(L5e), 요동 중심선(L3e)이다.

그리고, 피벗 구동 중심선(L5i)과 회전 중심선(L2)의 거리가, 피벗 구동 중심선(L5e)과 회전 중심선(L2)의 거리보다도 짧게 설정되거나, 또는 요동 중심선(L3i)과 회전 중심선(L2)의 거리가, 요동 중심선(L3e)와 회전 중심선(L2)의 거리보다도 짧게 설정된다.

이에 의해, 흡기 링크 기구(M1i) 및 배기 링크 기구(M1e)가 제어 기구(M3)에 의해 요동시켜질 때, 흡기 링크 기구(M1i)의 상기 흡기 피벗 구동부는, 배기 링크 기구(M1e)의 상기 배기 피벗 구동부의 피벗 구동 중심선(L5e, L3e)에 비하여 캠축(50)의 회전 중심선(L2)에 가까운 위치에 피벗 구동 중심선(L5i, L3i)을 가지므로, 제어 기구(M3)는, 흡기 캠(53) 및 배기 캠(54)을, 흡기 링크 기구(M1i) 및 배기 링크 기구(M1e)를 통하여, 흡기 캠(53)의 요동량이 배기 캠(54)의 요동량보다도 커지도록, 캠축(50)을 중심으로 하여 요동시킨다. 이 결과, 흡기 밸브(22)의 개방 시 기의 지각량이 배기 밸브(23)의 폐쇄 시기의 진각량보다도 커지는 밸브 작동 특성을 얻기 위한 밸브 특성 가변 기구(M)의 구조가 간소화된다.

소정 부하(Da)는, 중 부하 영역(F2)에서의 부하이더라도 된다. 상기 연료 공급 장치는, 연소실 내에 직접 연료를 분사하는 연료 분사 밸브이더라도 된다.

내연 기관은, 다기통 내연 기관이더라도 된다. 또한, 1개의 기통에 복수의 흡기 밸브와 1개 또는 복수의 배기 밸브가 설치되는 내연 기관, 또는 1개의 기통에 복수의 배기 밸브와 1개 또는 복수의 흡기 밸브가 설치되는 내연 기관이더라도 된다.

소정 부하(Da) 및 제2 부하 영역(Fb)에서, 스로틀 밸브(30)의 개도는 거의 전체 개방이더라도 되고, 또한, 최대 오버랩 기간(Pax) 또는 최소 내부 EGR율(Nn)에서, 유효 오버랩 기간(Pae) 및 유효 비 오버랩 기간(Pbe)은 거의 0이더라도 되고, 또한, 워밍업 시에, 부하 영역 전체에서 내부 EGR율(N)은 거의 최소이더라도 된다. 여기서, 「거의」란, 각각, 스로틀 밸브(30)의 개도가 전체 개방일 때, 유효 오버랩 기간(Pae) 및 유효 비 오버랩 기간(Pbe)이 0일 때, 내부 EGR율(N)이 최소일 때에 비하여, 작용 효과에 관해서 의미 있는 차이가 없는 범위를 의미한다.

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 다음의 효과가 있다. 즉, 밸브 특성 가변 기구가 내부 EGR율이 증가하는 방향으로 오버랩 기간 및 비 오버랩 기간을 제어할 때, 흡기 밸브는 연소실의 압력이 낮은 상태로 밸브 개방을 시작하므로, 흡기의 역류가 방지 또는 억제된다.

청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 인용된 청구항에 기재된 발명의 효과에 더하여, 다음의 효과가 있다. 즉, 흡기 연동 기구 및 배기 연동 기구에 제어 기구의 제어 부재가 공유된 뒤에, 제1 흡기 연결부의 피벗 구동 중심선, 제1 배기 연결부의 피벗 구동 중심선, 제2 흡기 연결부의 피벗 구동 중심선 및 제2 배기 연결부의 피벗 구동 중심선의, 기준 평면에 대한 배치에 의해, 흡기 밸브의 개방 시기의 지각량이 배기 밸브의 폐쇄 시기의 진각량보다도 커지는 밸브 작동 특성을 얻기 위한 밸브 특성 가변 기구가 소형화되어, 그 구조가 간소화된다.

청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 인용된 청구항에 기재된 발명의 효과에 더하여, 다음의 효과가 있다. 즉, 흡기 연동 기구 및 배기 연동 기구에 제어 기구의 제어 부재가 공유된 뒤에, 제2 흡기 연결부의 피벗 구동 중심선 및 제2 배기 연결부의 피벗 구동 중심선이, 기준 평면의 양측으로 나누어져 배치되어, 흡기 제어 링크의 링크 길이가 배기 제어 링크의 링크 길이보다도 길기 때문에, 흡기 밸브의 개방 시기의 지각량이 배기 밸브의 폐쇄 시기의 진각량보다도 커지는 밸브 작동 특성을 얻기 위한 밸브 특성 가변 기구가 소형화되고, 그 구조가 간소화된다.

청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 인용된 청구항에 기재된 발명의 효과에 더하여, 다음의 효과가 있다. 즉, 흡기 연동 기구의 흡기 피벗 구동부의 피벗 구동 중심선과 캠축의 회전 중심선의 거리는, 배기 연동 기구의 배기 피벗 구동부의 피벗 구동 중심선과 캠축의 회전 중심선의 거리보다도 짧기 때문에, 흡기 밸브의 개방 시기의 지각량이 배기 밸브의 폐쇄 시기의 진각량보다도 커지는 밸브 작동 특성을 얻기 위한 밸브 특성 가변 기구의 구조가 간소화된다.

Claims (4)

1. 흡기 밸브 및 배기 밸브의 밸브 작동 특성을 각각 제어하는 밸브 특성 가변 기구를 구비하고, 상기 밸브 특성 가변 기구가 상기 흡기 밸브 및 상기 배기 밸브의 개폐 시기를 변경하여 오버랩 기간 및 비 오버랩 기간을 제어함으로써 내부 EGR율이 제어되는 내연 기관의 작동 밸브 장치에 있어서,

   상기 밸브 특성 가변 기구는, 상기 내연 기관의 크랭크축에 연동하여 회전하는 캠축과, 상기 캠축의 회전에 따라서 상기 흡기 밸브를 개폐 작동시키는 흡기 캠에 연결되는 흡기 연동 기구와, 상기 캠축의 회전에 따라서 상기 배기 밸브를 개폐 작동시키는 배기 캠에 연결되는 배기 연동 기구와, 상기 각 연동 기구를 상기 캠축을 중심으로 요동시키는 제어 기구와, 상기 제어 기구를 구동하는 구동 기구를 구비하고, 상기 제어 기구는, 상기 오버랩 기간의 감소 또는 상기 비 오버랩 기간의 증가에 의한 상기 내부 EGR율의 증가 방향에서 상기 구동 기구에 의해 구동될 때, 상기 흡기 연동 기구에 의한 상기 흡기 밸브의 개방 시기의 지각량이, 상기 배기 연동 기구에 의한 상기 배기 밸브의 폐쇄 시기의 진각량보다도 커지도록, 상기 구동 기구와 상기 각 연동 기구를 연결하고 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 작동 밸브 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 기구는, 상기 구동 기구에 의해 구동되어 상기 캠축의 회전 중심선을 포함하는 기준 평면에 평행한 방향으로 이동 가능한 제어 부 재와, 제1 흡기 연결부에서 상기 제어 부재에 피벗 장착되고 제2 흡기 연결부에서 상기 흡기 연동 기구에 피벗 장착되는 흡기 제어 링크와, 제1 배기 연결부에서 상기 제어 부재에 피벗 장착되고 제2 배기 연결부에서 상기 배기 연동 기구에 피벗 장착되는 배기 제어 링크를 구비하고, 상기 제1 흡기 연결부의 피벗 구동 중심선과 상기 제1 배기 연결부의 피벗 구동 중심선은, 상기 기준 평면에 대하여 한쪽 측에 상기 회전 중심선에 평행하게 배치되고, 상기 제2 흡기 연결부의 피벗 구동 중심선은 상기 한쪽 측에 배치되고, 상기 제2 배기 연결부의 피벗 구동 중심선은, 상기 기준 평면에 대하여 다른 쪽 측에 배치됨으로써, 상기 제어 부재가 이동하였을 때, 상기 흡기 연동 기구가 상기 배기 연동 기구보다도 큰 요동량으로 상기 캠축을 중심으로 요동하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 작동 밸브 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제어 기구는, 상기 구동 기구에 의해 구동되어 상기 캠축의 회전 중심선을 포함하는 기준 평면에 평행한 방향으로 이동 가능한 제어 부재와, 제1 흡기 연결부에서 상기 제어 부재에 피벗 장착되고 제2 흡기 연결부에서 상기 흡기 연동 기구에 피벗 장착되는 흡기 제어 링크와, 제1 배기 연결부에서 상기 제어 부재에 피벗 장착되고 제2 배기 연결부에서 상기 배기 연동 기구에 피벗 장착되는 배기 제어 링크를 구비하고, 상기 제1 흡기 연결부의 피벗 구동 중심선과 상기 제1 배기 연결부의 피벗 구동 중심선은, 상기 회전 중심선에 평행하게 배치되고, 상기 제2 흡기 연결부의 피벗 구동 중심선은 상기 기준 평면에 대하여 한쪽 측에 배치되고, 상기 제2 배기 연결부의 피벗 구동 중심선은, 상기 기준 평면에 대하 여 다른 쪽 측에 배치되고, 상기 흡기 제어 링크의 링크 길이는, 상기 배기 제어 링크의 링크 길이보다도 길기 때문에, 상기 제어 부재가 이동하였을 때, 상기 흡기 연동 기구가 상기 배기 연동 기구보다도 큰 요동량으로 상기 캠축을 중심으로 요동하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 작동 밸브 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡기 연동 기구는, 상기 흡기 연동 기구가 상기 제어 기구에 의해 요동시켜졌을 때에 상기 캠축의 회전 중심선을 중심으로 요동하는 피벗 구동 중심선을 가지는 흡기 피벗 구동부를 구비하고, 상기 배기 연동 기구는, 상기 배기 연동 기구가 상기 제어 기구에 의해 요동시켜졌을 때에 상기 회전 중심선을 중심으로 요동하는 피벗 구동 중심선을 가지는 배기 피벗 구동부를 구비하고, 상기 흡기 피벗 구동부의 피벗 구동 중심선과 상기 회전 중심선의 거리는, 상기 배기 피벗 구동부의 피벗 구동 중심선과 상기 회전 중심선의 거리보다도 짧기 때문에, 상기 제어 기구가 상기 구동 기구에 의해 구동되었을 때, 상기 흡기 연동 기구가, 상기 배기 연동 기구에 의해 상기 캠축을 중심으로 요동되는 상기 배기 캠보다도 큰 요동량으로, 상기 흡기 캠을 상기 캠축을 중심으로 요동시키는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 작동 밸브 장치.

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