WO2007037177A1

WO2007037177A1 - 可変動弁装置

Info

Publication number: WO2007037177A1
Application number: PCT/JP2006/318829
Authority: WO
Inventors: Toshiyuki Maehara
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2007-04-05
Also published as: JPWO2007037177A1; CN101273192A; US20100059006A1; DE112006002253T5

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

明細書

可変動弁装置

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 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。

[0003] 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つの吸気ノレブのうち、第 1吸気バルブは第 1回転カムによつて開閉駆動され、第 2吸気ノレブは第 2回転カムによって開閉駆動されるようになつている。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力構成される可変動弁伝達機構が配置されている。

[0004] 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、カゝら構成されている。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、吸気ノレ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。

[0005] 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。

[0006] 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つている。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。

[0007] 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。

[0008] 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吸気ノレブと第 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ィ匕を図ることが可能となる。

[0009] 特許文献 1 :日本特開 2004— 100555号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] 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。両弁可変状態力も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力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。

[0011] 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。

[0012] し力しながら、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、燃費やドライバピ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。

[0013] 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構を備えた可変動弁装置において、切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。

課題を解決するための手段

[0014] 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、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。

[0015] 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。

[0016] 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-ユ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。

[0017] 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。

[0018] 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ヽる場合であっても、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。

[0019] 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。 [0020] 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。

発明の効果

[0021] 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、切構の摩耗や傷付きを抑制することができ、切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、およびドライバピリティを確実に得ることができる。

[0022] 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。

[0023] 第 3の発明によれば、変速機が-ユ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さる。 [0024] 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力他方へ移行した後、短時間のうちに元の領域へ戻らな力つた場合には、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。

[0025] 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つても、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構が固着するなどの弊害を防止することができる。

[0026] 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。

[0027] 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力ムと、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。

図面の簡単な説明

[0028] [図 1]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。

[図 2]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 3]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圆 4]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。

圆 5]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。

圆 6]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。

圆 7]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。

[図 8]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。

[図 9]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。

[図 10]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。圆 11]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 5¾同

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 サージタンクスロットノレノノレブスロットノレモータアクセル開度センサスロットル開度センサェアフロメータエアクリーナ

排気ポート

排気通路

空燃比センサ

ロッカーアームロッカーローラ油圧式ラッシュアジヤスタロストモーションスプリング可変動弁機構制御軸

制御アーム

ボルト

中間アーム

ピン

揺動カムアーム第 1ローラ

第 2ローラ

連結軸

ECU

シフトポジションセンサ固定動弁機構

大リフトアーム

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 リターンスフ

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

発明を実施するための最良の形態

[0030] 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。

[0031] 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、る。

[0032] 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!/、る。ピストン 3上面カもシリンダヘッド 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。

[0033] 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。

[0034] 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ヱクタ 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!/、る。

[0035] 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、ェアフロメータ 26が設けられている。ェアフロメータ 26は吸入空気量 Gaを検出するように構成されて、る。ェアフロメータ 26の上流にはエアクリーナ 27が設けられて、る。

[0036] 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!/、る。

[0037] 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、ェアフロメータ 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!/、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。

[0038] 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。 ECU 60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。

[0039] [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。

[0040] 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 14 L, 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。

[0041] (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 40 L, 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。

[0042] 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ァーム 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ァーム 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。

[0043] 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。

[0044] 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の先端側力も制御軸 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、揺動カムァーム 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 51 a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 5 lbとで構成されている。

[0045] 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。中間ァーム 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。

[0046] また、揺動カムアーム 50には、パネ座 50bが形成されている。このパネ座 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 3 8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 は圧縮パネである。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の周面とに両側力も挟み込まれた状態で位置決めされる。

[0047] 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!/、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、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ヤスタ 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ヤスタ 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、る。

[0048] 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 5 la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。

[0049] 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 5 0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。

[0050] 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、。

[0051] (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。

[0052] 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摇動力ムアーム 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。

[0053] 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。

[0054] 図 4に示すように、大リフトアーム 71には、パネ座 71aが形成されて!、る。このパネ座 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パネ力によって、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。

[0055] 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。

[0056] 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 7 6が形成されている。切換ピン 74とピン穴 76は、制御軸 41の中心力も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!、る。

[0057] 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揺動カムァーム 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 8 2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の下流にはォリフィス 85が設けられて!/、る。

[0058] 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。

[0059] [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吸気力ム 17のベース円部分が入力ローラ 73に接触して、る期間にお、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。

[0060] 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、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。

[0061] ピン穴 76の位置と切換ピン 74の位置とがー致したとき、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吸気ノレブ 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。

[0062] 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吸気ノレブ 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。

[0063] 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。

[0064] (両弁可変状態）

一方、ピン穴 76の位置と切換ピン 74の位置とがー致したときに、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 1 4R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。 [0065] 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吸気ノレブ 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吸気ノレブ 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。

[0066] 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つている。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。

[0067] 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、ェアフロメータ 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。

[0068] 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。

[0069] 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。

[0070] 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。

[0071] 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、燃費および排気ェ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。

[0072] ECU60は、内燃機関 1の運転状態が片弁小リフト領域力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。し力しながら、運転状態が片弁小リフト領域力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。

[0073] 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。

[0074] 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 7 2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。

[0075] 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。

[0076] 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力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力つて変化する（E→F)。シフトダウン後、ァ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力つて変化する (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 Ci→K)。

[0077] 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、まもなぐ 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ぐむしろ、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。

[0078] [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が実行するル一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 6 2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、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。

[0079] 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力両弁大リフト領域へ変化した力否かが判別される (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。

[0080] 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。

[0081] 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力も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。 [0082] 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力もの経過時間が所定時間に達した力否かが判別される (ステップ 10 6)。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。し力しながら、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力も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力通常、数秒〜十数秒程度とされる。

[0083] 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力否かが判別される (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。

[0084] 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。

[0085] 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、上記ステツプ 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、上記ステツプ 106以下の処理が再度実行される。

[0086] 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さる。

[0087] 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力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つ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。

[0088] 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ょ、。

[0089] 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

[0090] 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。 [0091] 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。

[0092] 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「切浦構」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力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。

[0093] 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。

[0094] 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力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。

[0095] [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が実行するル一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-ユートラル (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）にあるか否力が、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-ユ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。

[0096] 上記ステップ 120において、シフト位置が-ユ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力も両弁大リフト領域へ変化した力否かが判別される (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。

[0097] 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力否かが判別される (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。

[0098] 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さる。

[0099] 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。

[0100] 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を動かすようになつている。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が長時間動作しな力たような場合には、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。

[0101] 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が長時間に動力されない状態が起き易くなり、その結果、切換ピン 74カ^ラッジによって固着してしまう可能性が大きくなる。

[0102] 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。

[0103] [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が実行するル一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。

[0104] 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力否かが判別される (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。

[0105] 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。

[0106] 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カゝ否かに基づいて、切換禁止制御を実行可能な状態に戻す力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、て行うこととしてもよ!/、。

[0107] 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、ァーム連結機構 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。

[0108] なお、上述した実施の形態 3においては、 ECU60力上記ステップ 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」力上記ステップ 132および 13 4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。

[0109] 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について説明する力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。

[0110] 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吸気ノレブ 14 L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。

[0111] 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。

[0112] ノレブリフト 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の位置とがー致する状態であって、大リフトアーム 71と第 2摇動カムアーム 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。

[0113] ノレブリフト 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。

[0114] 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。

[0115] 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力バルブリフト 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力バルブリフト 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、ノレブリフト 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。

[0116] 上述したように、片弁小リフト領域における目標ノレブリフトの上限は、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。

[0117] 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。

[0118] 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が大リフトァーム 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。し力しながら、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揺動カムァーム 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。

[0119] 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 1 7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。

[0120] 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つた場合には、目標ノレ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。よつて、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。

[0121] 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力バルブリフト 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。

[0122] 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。

[0123] なお、上述した実施の形態 4においては、 ECU60力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、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!/、る。

Claims

請求の範囲

[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構を有する動弁機構と、

前記所定の状況が成立して、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力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-ユ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ヽる場合であっても、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、

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。