WO2015050261A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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WO2015050261A1
WO2015050261A1 PCT/JP2014/076632 JP2014076632W WO2015050261A1 WO 2015050261 A1 WO2015050261 A1 WO 2015050261A1 JP 2014076632 W JP2014076632 W JP 2014076632W WO 2015050261 A1 WO2015050261 A1 WO 2015050261A1
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WO
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exhaust
stroke
cam
valve
opening
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/076632
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English (en)
French (fr)
Inventor
錦織貴志
加藤享
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
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Application filed by トヨタ自動車株式会社 filed Critical トヨタ自動車株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0242—Variable control of the exhaust valves only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/08—Shape of cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F01L1/267—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder with means for varying the timing or the lift of the valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L1/053—Camshafts overhead type
    • F01L2001/0537—Double overhead camshafts [DOHC]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
  • Patent Document 1 discloses a technique for releasing a cylinder in all strokes of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke by sharing the intake valve and the exhaust valve in order to reduce pump loss of the internal combustion engine. Yes.
  • the intake valve shares the opening of the cylinder in the entire stroke the amount of air flowing to the intake passage side may increase and noise may increase.
  • fuel may adhere to the wall surface of the intake passage and affect the control of the air-fuel ratio when returning to normal operation.
  • an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that suppresses the increase in noise and suppresses the influence on the control of the air-fuel ratio.
  • the object is to open at least one of the first and second exhaust valves for opening and closing the cylinder and the first and second exhaust valves within a period of the entire stroke including the expansion stroke, the exhaust stroke, the intake stroke, and the compression stroke. And a variable valve gear that performs opening control for closing the first and second exhaust valves at least once within the entire stroke period.
  • the variable valve mechanism includes a switching mechanism that switches between the opening control and the normal control.
  • the first and second exhaust valves are open within the period of the exhaust stroke, and the intake stroke A configuration may be adopted in which the closed state is maintained during the latter half of the period and the period of the compression stroke.
  • the variable valve operating device includes first and second main cams for opening the first and second exhaust valves in the exhaust stroke, and the first and second exhausts in a stroke including a stroke other than the exhaust stroke.
  • a configuration may be adopted in which the first and second sub cams include a switching mechanism that switches between the opening control for opening the first and second exhaust valves, respectively.
  • the variable valve operating device includes first and second main cams for opening the first and second exhaust valves in the exhaust stroke, and the first and second exhausts in a stroke including a stroke other than the exhaust stroke.
  • the first and second sub cams for opening the valves, respectively, and the normal control for opening only the first and second exhaust valves by the first and second main cams respectively, and only the first and second sub cams, respectively.
  • a switching mechanism that switches between the opening control for opening the first and second exhaust valves may be adopted.
  • the average value of the lift amount of the lift amount of the first exhaust valve or the lift amount of the second exhaust valve during the period when the intake valve for opening and closing the cylinder is open is within the period of the expansion stroke.
  • a configuration may be adopted in which the lift amount of the first exhaust valve or the lift amount of the second exhaust valve is smaller than the average value of the lift amount.
  • the first exhaust valve may be driven by a cam follower supported by a hydraulic lash adjuster.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of the engine system of this embodiment.
  • FIG. 2 is an external view of the variable valve operating apparatus.
  • 3A and 3B are sectional views of the cam unit as seen from the axial direction.
  • 4A and 4B are sectional views of the cam unit as seen from the axial direction.
  • 5A and 5B are cross-sectional views showing the internal structure of the cam unit.
  • 6A to 6C are explanatory views of the lock of the sub cam.
  • 7A and 7B are explanatory views of the lock of the sub cam.
  • FIG. 8 is a graph showing the lift states of the exhaust valve and the intake valve in the normal control.
  • FIG. 9 is a graph showing lift states of the exhaust valve and the intake valve in the opening control.
  • FIG. 10A is a graph showing the amount of air passing through the cylinders in normal control and open control at the time of fuel cut.
  • FIG. 10B is a graph showing a load torque related to the engine in the normal control and the open control at
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an engine system A according to the present embodiment.
  • the engine system A shown in FIG. 1 includes an engine EN, and the engine EN has four cylinders 42 (only one is shown in FIG. 1).
  • the number of cylinders 42 is not limited to four.
  • air flowing through the intake passage 43 is filled in the combustion chamber 45, and fuel is injected by the in-cylinder fuel injection valve 44, thereby generating an air-fuel mixture.
  • the air-fuel mixture is ignited by the spark plug 46, the air-fuel mixture burns, the piston 47 reciprocates, and the crankshaft 48, which is the output shaft of the engine EN, is rotationally driven.
  • Exhaust gas generated by the combustion in each combustion chamber 45 is discharged to the outside of the engine EN through the exhaust passage 49 and the like.
  • the output adjustment of the engine EN is realized by driving the throttle valve 51 provided in the intake passage 43 by an actuator 52 or the like and adjusting the opening of the throttle valve 51.
  • the throttle opening degree is adjusted by driving the actuator 52 in accordance with the amount of depression of the accelerator pedal 53 operated by the driver.
  • Two intake valves IV and two exhaust valves EVa and EVb are provided for one cylinder 42.
  • the intake valve IV and the exhaust valves EVa and EVb are respectively operated by an intake-side camshaft IS and an exhaust-side camshaft ES that are rotated by transmission of rotation of the crankshaft 48.
  • each intake valve IV opens and closes a connection portion between the combustion chamber 45 and the intake passage 43
  • the exhaust valves EVa and EVb open and close a connection portion between the combustion chamber 45 and the exhaust passage 49.
  • the engine EN is provided with a variable valve gear 1E that changes the open periods of the exhaust valves EVa and EVb by hydraulic pressure.
  • the variable valve gear 1E changes the operating characteristics of the exhaust valve EV based on the pressure of the supplied oil based on a command from the ECU 5.
  • the operating characteristics include at least one of the phase and the working angle of these valves.
  • the engine system A is provided with an oil pan 90 that stores hydraulic oil for driving the variable valve gear 1E.
  • Oil stored in the oil pan 90 is supplied to the variable valve operating apparatus 1E by the oil pump P.
  • the supply amount of oil is controlled by an oil control valve OCV.
  • the oil control valve OCV is an electromagnetically driven flow control valve and is controlled by the ECU 5.
  • the oil pump P is a mechanical type interlocked with the crankshaft 48 of the engine EN.
  • the engine EN is provided with a crank angle sensor 71 that generates a pulsed signal each time the crankshaft 48 rotates by a certain angle.
  • An intake pressure sensor 74 for detecting the pressure of intake air is provided downstream of the throttle valve 51 in the intake passage 43.
  • an accelerator sensor 75 for detecting the amount of depression of the accelerator pedal 53 by the driver, a throttle sensor 76 for detecting the throttle opening degree, and a water temperature sensor 77 for detecting the temperature of the cooling water for cooling the engine EN are provided. .
  • ECU5 is comprised from CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), etc., and controls the action
  • the ECU 5 corresponds to a control unit.
  • FIG. 2 is an external view of the variable valve gear 1E of the present embodiment.
  • the variable valve operating apparatus 1E includes a camshaft ES and a cam unit CU provided on the camshaft ES.
  • the camshaft ES includes a portion SA connected to one end of the cam unit CU and a portion SB connected to the other end of the cam unit CU.
  • the camshaft ES is rotated by power from the internal combustion engine.
  • the exhaust valves EVa and EVb are lifted via rocker arms Ra and Rb described later.
  • the cam unit CU includes main cams 10a and 10b that are larger in diameter than the camshaft ES and are connected to the portions SA and SB of the camshaft ES, and sub cams 20a and 20b that are connected to the main cams 10a and 10b, respectively.
  • the main cam 10a has a substantially semicircular base circle portion 11a when viewed from the axial direction of the camshaft ES (hereinafter referred to as the axial direction), and a nose portion 11an protruding radially outward from the base circular portion 11a. ing.
  • the main cams 10a and 10b have the same shape, and the base circle portion 11b and the nose portion 11bn have the same shape as the base circle portion 11a and the nose portion 11an, respectively.
  • the main cams 10a and 10b are arranged at intervals in the axial direction.
  • the secondary cams 20a and 20b are connected to the main cams 10a and 10b, respectively.
  • the main cams 10a and 10b are formed with slits 12a and 12b for accommodating the sub cams 20a and 20b, respectively. Accordingly, the auxiliary cams 20a and 20b are similarly arranged at a predetermined interval in the axial direction.
  • the main cam 10a and the sub cam 20a, and the main cam 10b and the sub cam 20b push the two rocker arms Ra and Rb, respectively, to lift the two exhaust valves EVa and EVb.
  • the axial thickness of the main cam 10a is thicker than the axial thickness of the sub cam 20a. The same applies to the main cam 10b and the sub cam 20b.
  • 3A, 3B, 4A, and 4B are sectional views of the cam unit CU as viewed from the axial direction.
  • 3A and 3B show the main cam 10a and the sub cam 20a
  • FIGS. 4A and 4B show the main cam 10b and the sub cam 20b.
  • the support shaft 33a penetrates the main cam 10a and the sub cam 20a in the axial direction.
  • the sub cam 20a swings with respect to the main cam 10a with the support shaft 33a as a fulcrum.
  • the sub cam 20a can swing between a high position partially protruding from the outer periphery of the main cam 10a and a low position not protruding.
  • a stopper pin 34Pa passes through the sub cam 20a. The same applies to the main cam 10b, the sub cam 20b, the support shaft 33b, and the stopper pin 34Pb.
  • a spring 34sa is provided between the main cam 10a and the sub cam 20a.
  • the spring 34sa biases the sub cam 20a so as to protrude from the main cam 10a.
  • the springs 34sa and 34sb may be provided at positions other than those shown in FIGS. 3A to 4B.
  • the secondary cam 20a can be locked at each of the high position and the low position.
  • the main cam 10a and the sub cam 20a drive the rocker arm Ra to lift the exhaust valve EVa.
  • the exhaust valve EVa is lifted by the main cam 10a.
  • Control in which the exhaust valves EVa and EVb are lifted by the main cams 10a and 10b and the sub cams 20a and 20b is referred to as opening control.
  • Control in which the exhaust valves EVa and EVa are lifted by the main cams 10a and 10b is referred to as normal control.
  • the ECU 5 switches from normal control to open control when a predetermined condition is satisfied.
  • the base end of the rocker arm Ra is supported by a hydraulic lash adjuster RAa, and the tip of the rocker arm Ra is in contact with the tip of the shaft of the exhaust valve EVa.
  • the lash adjuster RAa suppresses the occurrence of valve clearance between the tip of the rocker arm Ra and the tip of the shaft of the exhaust valve EVa.
  • the exhaust valve EVa is urged in a closing direction by a valve spring VSa.
  • the main cam 10a and the sub cam 20a push the roller of the rocker arm Ra to swing the rocker arm Ra against the biasing force of the valve spring VSa to lift the exhaust valve EVa.
  • FIGS. 3B and 4A show the secondary cams 20a and 20b at the high position, respectively, and FIGS. 3B and 4B show the secondary cams 20a and 20b at the low position, respectively.
  • the sub cam 20a has a substantially U shape, a substantially L shape, or a substantially C shape avoiding the supply path T of the main cam 10a.
  • the support shaft 33a passes through the base end side of the sub cam 20a.
  • the camshaft ES rotates in the clockwise direction.
  • the main cam 10a and the sub cam 20a also rotate clockwise.
  • a long hole 14a through which the stopper pin 34Pa passes is formed in the main cam 10a.
  • the long hole 14a regulates the range of movement of the stopper pin 34Pa that moves with the oscillation of the sub cam 20a, thereby regulating the range of oscillation of the sub cam 20a.
  • the sub cams 20a and 20b are biased by springs 34sa and 34sb, respectively.
  • the sub cam 20a When the sub cam 20a is in the high position, the sub cam 20a partially protrudes from the base circle portion 11a of the main cam 10a and also partially protrudes from the nose portion 11an. However, the sub cam 20a does not protrude from the top of the nose portion 11an farthest from the rotation center of the main cam 10a. That is, the maximum lift amount of the exhaust valve EVa driven by the main cam 10a and the sub cam 20a is constant regardless of the position of the sub cam 20a. The same applies to the main cam 10b, the base circle portion 11b, the nose portion 11bn, the sub cam 20b, and the exhaust valve EVb. Details will be described later.
  • the main cam 10a is formed with a slit 12a capable of accommodating the sub cam 20a.
  • a supply path T extending on the axis of the camshaft ES and paths T5 and T6 extending radially outward from the supply path T are formed.
  • the paths T5 and T6 each extend radially outward from the supply path T, and then extend in the axial direction to the two cam lobe portions.
  • the route T6 is an example of a first route.
  • the route T5 is an example of a second route.
  • the oil control valve OCV can linearly adjust the hydraulic pressure supplied into the supply path T by the oil pump P based on the current value applied to the oil control valve OCV.
  • the oil control valve OCV is an example of a hydraulic control valve.
  • the hydraulic control valve may be capable of adjusting the hydraulic pressure supplied into the supply path T in stages.
  • the ECU 5 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and controls the operation of the entire internal combustion engine.
  • the ROM stores a program for executing control described later.
  • the main cam 10a holds pins 15P, 16P, and 17P that act on the sub cams 20a and 20b, respectively.
  • Each of the sub cams 20a and 20b holds a pin 26P.
  • the pin 26P is an example of a lock member.
  • FIG. 5B is a diagram in which the pins 15P and the like are omitted.
  • the sub cam 20a has a free end portion away from the base end portion through which the support shaft 33a passes, and a hole 26 holding a pin 26P is formed on the free end side of the sub cam 20a.
  • the hole 26 penetrates the sub cam 20a in the axial direction.
  • the hole 26 is an example of a holding hole. The same applies to the secondary cam 20b.
  • the main cam 10a has holes 15 and 16 communicating with the slit 12a.
  • the holes 15 and 16 are formed on the same side with respect to the slit 12a.
  • the holes 15 and 16 extend in the axial direction and have a bottom surface.
  • Pins 15P and 16P are accommodated in the holes 15 and 16, respectively.
  • a spring 15S connected to the pin 15P is arranged between the bottom surface of the hole 15 and the pin 15P.
  • a spring 16S connected to the pin 16P is disposed between the bottom surface of the hole 16 and the pin 16P.
  • the spring 16S biases the pin 16P toward the sub cam 20a.
  • the spring 15S is set to such a length that the pin 15P does not detach from the hole 15.
  • the spring 15S is an example of a second spring.
  • the spring 16S is an example of a first spring.
  • a hole 17 is formed in the main cam 10a so as to face the hole 16 through the slit 12a.
  • a pin 17P is accommodated in the hole 17.
  • the hole 17 communicates with the path T6.
  • the hole 17 is located coaxially with the hole 16.
  • the hole 17 extends in the axial direction.
  • the swing range of the sub cam 20a is defined by the long hole 14a engaged with the stopper pin 34Pa so that the sub cam 20a is positioned at such a position at one end of the swing range.
  • the pin 16P is inserted into the holes 16 and 26 in common by the biasing force of the spring 16S, and the pin 26P is inserted into the holes 26 and 17 in common.
  • the hole 17 is an example of a first lock hole.
  • 6A to 7B are explanatory views of the lock of the sub cam 20a.
  • the pin 17P resists the biasing force of the spring 16S as shown in FIG. Pushed to the side.
  • the pin 16P is detached from the hole 26, and the pin 26P is detached from the hole 17. That is, the pins 16P, 17P, and 26P are accommodated in the holes 16, 17, and 26, respectively.
  • the sub cam 20a is unlocked at the high position.
  • the secondary cam 20a sequentially receives a reaction force from the rocker arm Ra.
  • the sub cam 20a moves to a low position against the urging force of the spring 34sa.
  • the biasing force of the spring 34sa is set to such an extent that the sub cam 20a can be moved to a low position only by the reaction force from the rocker arm Ra in a state where the lock of the sub cam 20a is released.
  • the rocker arm Ra biases the sub cam 20a, which has been unlocked, to the low position side.
  • the holes 15 and 26 are aligned on the same axis.
  • the swing range of the sub cam 20a is defined by the long hole 14a engaged with the stopper pin 34Pa so that the sub cam 20a is positioned at such a position at the other end of the swing range.
  • the rocker arm Ra is an example of a cam follower for driving a valve.
  • the cam follower may be a valve lifter that is directly driven by the cam.
  • the pin 26P is commonly inserted into the holes 15 and 26 against the urging force of the spring 15S, as shown in FIG. 6C, due to the pressure of oil from the path T5. Thereby, the sub cam 20a is locked in the lift stop state. Thus, while the oil is being supplied into the supply path T at a predetermined pressure or higher, the sub cam 20a is locked at the low position.
  • the hole 15 is an example of a second lock hole.
  • the sub cam 20a moves from the low position to the high position as shown in FIG. 7B.
  • the secondary cam 20a moves to the high position according to the urging force of the spring 34sa.
  • the pins 16P, 26P, and 17P are arranged in the axial direction as described above.
  • the pin 16P is inserted into the holes 16 and 26 in common according to the urging force of the spring 16S, and similarly the pin 26P is inserted into the holes 26 and 17 in common.
  • the sub cam 20a is locked at the high position.
  • the sub cam 20a is locked at the high position and the low position.
  • the hole 26, the pin 26P, the springs 15S and 16S, the holes 15 and 17 and the like are examples of a lock mechanism.
  • the main cams 10a and 10b are connected to the camshaft ES, and the camshaft ES does not penetrate the main cams 10a and 10b. For this reason, the axial sectional area of the main cams 10a and 10b can be ensured, and the strength of the main cams 10a and 10b can be ensured. Since the camshaft ES does not penetrate the main cams 10a and 10b, it is not necessary to reduce the diameter of the camshaft ES. For this reason, the strength of the camshaft ES is also ensured.
  • the holes 15, 16, and 17 formed in the main cam 10a, the hole 26 formed in the sub cam 20a, and the like all extend in the axial direction.
  • the free end of the secondary cam 20a is separated from the base end side of the secondary cam 20a in the reverse direction from the rotational direction of the camshaft ES.
  • the base end side of the sub cam 20a is a fulcrum of swinging by the support shaft 33a.
  • the springs 15S and 16S are arranged in the axial direction with respect to the sub cam 20a.
  • a cross-sectional area in the axial direction of the secondary cam 20a can be secured. Thereby, the strength of the sub cam 20a can be ensured.
  • the secondary cam 20b the same applies to the secondary cam 20b.
  • the exit of the path T5 is formed so as to open to the slit 12a, and this exit is formed at a position away from the secondary cam 20a in the lifted state. For this reason, in the lift state, by supplying oil to the supply path T, oil can be supplied from the exit of the path T5 to the rocker arm Ra and the like through the slit 12a. As shown in FIG. 4A, the exit of another path T5 is similarly formed in the slit 12b. Thereby, lubrication of the rocker arms Ra, Rb and the cam unit CU can be ensured. Even if the conventional cam shower mechanism is eliminated, lubrication can be promoted by the variable valve operating apparatus 1E of the present embodiment.
  • FIG. 8 is a graph showing the lift states of the exhaust valves EVa and EVb and the intake valve IV in normal control.
  • the vertical axis represents the lift amount, and the horizontal axis represents the crank angle.
  • Curve EVC shows the lift state of exhaust valves EVa and EVb
  • curve IVC shows the lift state of intake valve IV.
  • the state of the engine EN shifts in the order of an expansion stroke, an exhaust stroke, an intake stroke, and a compression stroke, and these strokes are repeated.
  • the exhaust valves EVa and EVb are open during the exhaust stroke period, and are kept closed during the first half period of the expansion stroke, the second half period of the intake stroke, and the compression stroke period.
  • the operating angles and the maximum lift amount of the exhaust valves EVa and EVb shown in FIG. 8 are not limited to those shown in the curve EVC. It may be larger or smaller than the operating angle indicated by the curve EVC shown in FIG. 8, and may be larger or smaller than the maximum lift amount indicated by the curve EVC. Further, the exhaust valves EVa and EVb may start to open during the exhaust stroke, or may close during the exhaust stroke. Therefore, in normal control, the exhaust valves EVa and Evb need only be kept open during the exhaust stroke and kept closed during the latter half of the intake stroke and during the compression stroke.
  • the expansion stroke corresponds to a period in which the crank angle is 0 degree to 180 degrees.
  • the exhaust stroke corresponds to a period in which the crank angle is from 180 degrees to 360 degrees.
  • the intake stroke corresponds to a period in which the crank angle is 360 degrees to 540 degrees.
  • the compression stroke corresponds to a period in which the crank angle is from 540 degrees to 720 degrees.
  • FIG. 9 is a graph showing the lift states of the exhaust valves EVa and EVb and the intake valve IV in the open control.
  • a curve Ca indicates a lift state of the exhaust valve EVa driven by the main cam 10a and the sub cam 20a.
  • Curve Cb shows the lift state of the exhaust valve EVb driven by the main cam 10b and the sub cam 20b. As shown by the curves Ca and Cb, at least one of the exhaust valves EVa and EVb is open within the entire stroke period.
  • the exhaust valve EVa is opened mainly by the main cam 10a and the sub cam 20a in the second half of the compression stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke.
  • the secondary cam 20a locked at the high position protrudes from the side surface of the main cam 10a in which the rotation direction of the main cam 10a is the side from the apex of the nose portion 11an toward the base circle portion 11a.
  • tip part of the subcam 20a does not protrude from the top part of the nose part 11an, but protrudes so that it may continue to the outer surface of the nose part 11an.
  • the auxiliary cam 20a pushes the roller of the rocker arm Ra and the exhaust valve EVa starts to open from the compression stroke executed by the auxiliary cam 20a before the expansion stroke.
  • the nose portion 11an of the main cam 10a pushes the roller of the rocker arm Ra following the sub cam 20a to lift the exhaust valve EVa to the maximum lift amount.
  • the base circle portion 11a of the main cam 10a contacts the rocker arm Ra and the exhaust valve EVa is closed.
  • the exhaust valve EVb is opened by the main cam 10b and the sub cam 20b in the latter half of the expansion stroke, the exhaust stroke, the intake stroke, and the first half of the compression stroke.
  • the secondary cam 20b locked at the high position protrudes from the side surface of the main cam 10b on the side where the rotation direction of the main cam 10b is directed from the base circle portion 11b to the apex of the nose portion 11bn. That is, the sub cam 20b protrudes on the opposite side to the sub cam 20a. Further, the distal end portion of the sub cam 20b does not protrude from the top portion of the nose portion 11bn, but protrudes so as to be continuous with the outer surface of the nose portion 11bn.
  • the nose portion 11bn of the main cam 10b pushes the roller of the rocker arm Rb from the expansion stroke, and the exhaust valve EVb starts to open.
  • the secondary cam 20b pushes the roller of the rocker arm Rb following the nose portion 11bn of the main cam 10b, and the exhaust valve EVb is opened with a substantially constant lift amount during the intake stroke period. maintain.
  • the base circle portion 11b of the main cam 10b contacts the rocker arm Rb and the exhaust valve EVb is closed.
  • the opening control in which at least one of the exhaust valves EVa and EVb is open within the period of each stroke. For example, when switching from normal control to open control at the time of fuel cut, the flow rate of air passing through the cylinder and the load torque change as follows.
  • FIG. 10A is a graph showing the amount of air passing through the cylinders under normal control and open control during fuel cut.
  • the vertical axis indicates the air flow rate through which the cylinder passes, and the horizontal axis indicates the rotational speed of the engine EN.
  • FIG. 10B is a graph showing a load torque related to the engine EN in the normal control and the open control at the time of fuel cut.
  • the vertical axis represents the load torque for the engine EN.
  • the horizontal axis indicates the rotational speed of the engine EN.
  • the open control when the fuel is cut, the amount of air passing through the cylinder can be reduced by the open control than by the normal control. For this reason, it can suppress that the temperature of a catalyst falls at the time of fuel cut. It is also possible to prevent the catalyst from functioning normally when the fuel is restored due to a large amount of lean atmosphere air flowing through the catalyst.
  • the open control when the fuel is cut, the open control can reduce the pump loss and the load torque when compared with the normal control. As a result, it is possible to ensure that the engine EN rotates at inertia when the fuel is cut, and fuel consumption can be improved. In addition, by securing the rotation of the engine EN when the fuel is cut, the rotation of the engine EN can be stored as regenerative energy.
  • the period during which the cylinder 42 is open is expanded by the two exhaust valves EVa and EVb. That is, in this embodiment, the intake valve IV opens at the same operating angle as that in the normal control even during the opening control. For this reason, an increase in the amount of air flowing to the intake passage 43 side at the time of opening control is suppressed as compared with the case where the intake valve and the exhaust valve share and keep the cylinder open. Thereby, an increase in noise due to a large amount of air flowing to the intake passage 43 side is suppressed. Further, the fuel adheres to the wall surface of the intake passage 43 at the time of opening control, and the fuel adhering to the wall surface flows into the cylinder 42 at the time of returning to the normal control, thereby suppressing the control of the air-fuel ratio. Yes.
  • switching between normal control and open control may be performed when the engine EN is started. That is, by executing the opening control at the time of cranking execution, the load torque at the time of cranking can be reduced and the power consumption can be suppressed. Therefore, the timing of switching between the normal control and the open control does not matter in the present embodiment.
  • the exhaust valve EVa is closed during the intake stroke period, and the exhaust valve EVb is closed during the compression stroke part period and the expansion stroke part period.
  • the exhaust valves EVa and EVb are closed at least once in the entire stroke.
  • the rocker arm Ra is supported by the lash adjuster RAa.
  • the lash adjuster RAa has a function of expanding and contracting so that the tappet clearance is zero.
  • the lash adjuster RAa repeats expansion and contraction so as to follow the rocker arm Ra by the flow of hydraulic pressure inside and the biasing force of the spring.
  • the lash adjuster RAa is kept in a contracted state for a long time.
  • the exhaust valves EVa and EVb are closed at least once in the entire stroke even in the opening control. Thereby, the fall of the followability of lash adjusters RAa and RAb can be suppressed.
  • the lash adjusters RAa and RAb are supply types in which oil is supplied from the outside.
  • the lash adjusters RAa and RAb are not limited thereto, and may be a sealed type in which oil is sealed.
  • the exhaust valve EVa starts to open and the exhaust valve EVb closes within the period of the compression stroke.
  • the exhaust valve EVa may begin to open during the first half of the expansion stroke, and the exhaust valve EVb may close within the compression stroke.
  • the exhaust valve EVa may begin to open within the period of the compression stroke, and the exhaust valve EVb may close within the period of the intake stroke.
  • the exhaust valve EVa may begin to open within the period of the intake stroke, and the exhaust valve EVb may close.
  • the exhaust valve EVa may begin to open and the exhaust valve EVb may close within the period of the expansion stroke.
  • the lift amount CB of the exhaust valve EVb when the intake valve IV is open is smaller than the maximum value CA of the lift amount of the exhaust valve EVa within the period of the expansion stroke and the compression stroke. . While the intake valve IV is open, the amount of air flowing through the cylinder can be reduced even if the lift amount CB of the exhaust valve EVb is relatively small. Further, by setting the lift amount CB of the exhaust valve EVb within a period during which the intake valve IV is open, it is possible to suppress the energy consumed to maintain the exhaust valve EVb in the open state.
  • the lift amount of the exhaust valve increases. For this reason, in order to maintain the exhaust valve EVb in an open state with a large lift amount, it is necessary to rotate the main cam 10b and the sub cam 20b against the increased urging force of the valve spring VSb. For this reason, there is a possibility that the load on the rotation of the camshaft ES is increased.
  • the lift amount of the exhaust valve EVb is reduced compared to the lift amount of the exhaust valve EVa that is open during other periods. Thereby, consumption of energy required to maintain the exhaust valve EVb in the opened state is suppressed. Further, since the lift amount of the exhaust valve EVb is set small during the period when the intake valve IV is open, the pump loss can be reduced.
  • the lift amount of the exhaust valve EVb when the intake valve IV is open may be temporarily larger than the maximum value of the lift amount of the exhaust valve EVa within the period of the expansion stroke and the compression stroke. Further, as shown in FIG. 9, during the period when the intake valve IV is open, the exhaust valve EVa is also slightly opened in the first half of the intake stroke.
  • the present embodiment is different from the exhaust valve EVb that is open during the period when the intake valve IV is open, and the exhaust valve EVa that is open during the compression stroke and the expansion stroke, these are different by a single exhaust valve. You may control to open within the period of a process. In this case as well, the exhaust valve is lifted by setting the lift amount of the exhaust valve during the period in which the intake valve IV is open to be smaller than the maximum value of the lift amount during the expansion stroke and the compression stroke. It is possible to suppress the consumption of energy necessary to maintain the power.
  • variable valve apparatus IE of a present Example is a hydraulic type, it is not limited to this.
  • an electromagnetically driven variable valve apparatus using an actuator may be used. Even in an electromagnetically driven variable valve device, power consumption is increased in order to keep the exhaust valve open with a large lift amount. For this reason, by setting the lift amount of the exhaust valve during the period when the intake valve is open, the power consumption can be suppressed.
  • the maximum lift amounts of the exhaust valves EVa and EVb in the strokes other than the exhaust stroke are smaller than the maximum lift amounts of the exhaust valves EVa and EVb in the exhaust stroke.
  • the lift amount other than in the exhaust stroke consumption of energy necessary for maintaining the exhaust valves EVa and EVb in the open state is suppressed.
  • variable valve operating apparatus 1E using the sub cams 20a and 20b that are swung in multiple stages by hydraulic pressure has been described.
  • a variable valve apparatus as disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 6-212925 and 2009-264200 may be used.
  • the variable valve gear may be configured as follows. A main cam and a sub cam having different external shapes are provided so as to be aligned in the axial direction of the cam shaft. The main cam follower is driven by the main cam to lift the exhaust valve. There is provided a switching mechanism for switching from a non-coupled state in which the secondary cam follower driven by the secondary cam is capable of lost motion to the primary cam follower to a coupled state driven with the primary cam follower.
  • the exhaust valve is designed to open in the exhaust stroke by the main cam, and the exhaust valve is opened in the expansion stroke or compression stroke other than the exhaust stroke by the sub cam. Therefore, in the normal control, the exhaust valve is driven only by the main cam, and in the open control, the exhaust valve is driven by the main cam and the sub cam. Further, a main cam and a sub cam are provided for each of a plurality of exhaust valves provided in the same cylinder.
  • variable valve operating device as disclosed in JP2013-060823A may be used.
  • the variable valve gear may be configured as follows.
  • a main cam and a sub cam having different external shapes are provided so as to be aligned in the axial direction of the cam shaft.
  • the main cam or the sub cam selectively contacts the cam follower, or both the main cam and the sub cam contact the cam follower from the state where only the main cam contacts. Therefore, in the normal control, the exhaust valve is driven only by the main cam, and in the open control, the exhaust valve is driven only by the sub cam.
  • the main cam and the sub cam may be in contact with the cam follower from the state in which only the main cam is in contact with the cam follower according to the axial position of the camshaft.
  • the exhaust valve is driven only by the main cam in the normal control, and the exhaust valve is driven by the main cam and the sub cam in the open control.
  • variable valve operating apparatus 1E using the rocker arms Ra and Rb has been described as an example.
  • a direct-acting variable valve operating apparatus that does not use the rocker arm may be used.
  • the lash adjuster is provided between the exhaust valve and the valve lifter.
  • the valve lifter corresponds to a cam follower driven by the cam unit CU.
  • the locking mechanism may lock the secondary cam 20a only at the high position and not at the low position. That is, the main cam 10a may not include the path T5, the hole 15, the pin 15P, and the spring 15S. In this case, the sub cam 20a rotates with the main cam 10a while reciprocating between the low position and the high position by the urging force of the spring 34sa and the force from the rocker arm Ra in the unlocked state. The same applies to the main cam 10b and the sub cam 20b.
  • the sub cams 20a and 20b are locked at a low position by supplying hydraulic pressure, but the sub cams 20a and 20b may be locked at a high position by supplying hydraulic pressure.
  • the pin 26P when the pin 26P is inserted into the hole 26 of the sub cam 20a in a state where no hydraulic pressure is applied, the sub cam 20a rotates while reciprocating between the low position and the high position, and the hydraulic pressure acts on the pin 26P.
  • the pin 26P may be configured to engage with the hole 16 of the main cam 10a.
  • the oil pressure may be applied directly to the pin 26P without using the pin 17P. Further, the springs 15S and 16S may directly bias the pin 26P without using the pins 15P and 16P.
  • the main cams 10a and 10b may be molded integrally with the camshaft ES or may be joined after being molded separately as in this embodiment.

Abstract

　気筒を開閉する第１及び第２排気弁と、膨張行程、排気行程、吸気行程、及び圧縮行程を含む全行程の期間内で前記第１及び第２排気弁の少なくとも一方を開いた状態とし、全行程の期間内で前記第１及び第２排気弁を少なくとも一度は閉じる開放制御を実行する可変動弁装置と、を備えた内燃機関の制御装置。

Description

内燃機関の制御装置
　本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
　特許文献１には、内燃機関のポンプ損失を低減するために、吸気弁と排気弁で分担して気筒を吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の全行程で開放する技術が開示されている。
特開２００４－２２５６６２号公報 国際公開第２０１２／０５６５３５号 特開平１０－００２２３９号公報 特開平６－３４６７１１号公報 特開平７－１１９５０２号公報 特開平１０－８２３３４号公報 特開２００１－９０５６４号公報
　全行程での気筒の開放を吸気弁により分担させると、吸気通路側に流れる空気の量が増大して騒音が増大する恐れがある。また、吸気通路の壁面に燃料が付着して、通常運転への復帰時に空燃比の制御に影響を与える恐れがある。
　そこで、騒音の増大を抑制し空燃比の制御への影響を抑制した内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
　上記目的は、気筒を開閉する第１及び第２排気弁と、膨張行程、排気行程、吸気行程、及び圧縮行程を含む全行程の期間内で前記第１及び第２排気弁の少なくとも一方を開いた状態とし、全行程の期間内で前記第１及び第２排気弁を少なくとも一度は閉じる開放制御を実行する可変動弁装置と、を備えた内燃機関の制御装置によって達成できる。
　前記可変動弁装置は、前記開放制御と通常制御とを切替る切替機構を含み、前記通常制御では、前記第１及び第２排気弁は前記排気行程の期間内で開いており、前記吸気行程の後半期間、及び前記圧縮行程の期間で閉じた状態に維持される、構成を採用してもよい。
　前記可変動弁装置は、前記排気行程で前記第１及び第２排気弁をそれぞれ開くための第１及び第２主カムと、前記排気行程以外の行程を含む行程で前記第１及び第２排気弁をそれぞれ開くための第１及び第２副カムと、前記第１及び第２主カムのみがそれぞれ前記第１及び第２排気弁を開く通常制御と前記第１及び第２主カムと共に前記第１及び第２副カムがそれぞれ前記第１及び第２排気弁を開く前記開放制御とを切替る切替機構と、を含む、構成を採用してもよい。
　前記可変動弁装置は、前記排気行程で前記第１及び第２排気弁をそれぞれ開くための第１及び第２主カムと、前記排気行程以外の行程を含む行程で前記第１及び第２排気弁をそれぞれ開くための第１及び第２副カムと、前記第１及び第２主カムのみがそれぞれ前記第１及び第２排気弁を開く通常制御と前記第１及び第２副カムのみがそれぞれ前記第１及び第２排気弁を開く前記開放制御とを切替る切替機構と、を含む、構成を採用してもよい。
　前記気筒を開閉する吸気弁が開いている期間での前記第１排気弁のリフト量又は前記第２排気弁のリフト量の大きい方のリフト量の平均値は、前記膨張行程の期間内での前記第１排気弁のリフト量又は前記第２排気弁のリフト量の大きい方のリフト量の平均値よりも小さい、構成を採用してもよい。
　前記吸気弁のリフト量が最大の時には、前記第１及び第２排気弁の一方は開き他方は閉じている、構成を採用してもよい。
　前記第１排気弁は、油圧式ラッシュアジャスタに支持されたカムフォロアにより駆動される、構成を採用してもよい。
　騒音の増大を抑制し空燃比の制御への影響を抑制した内燃機関の制御装置を提供できる。
図１は、本実施例のエンジンシステムの説明図である。 図２は、可変動弁装置の外観図である。 図３Ａ、３Ｂは、軸方向からみたカムユニットの断面図である。 図４Ａ、４Ｂは、軸方向からみたカムユニットの断面図である。 図５Ａ、５Ｂは、カムユニットの内部構造を示した断面図である。 図６Ａ～６Ｃは、副カムのロックの説明図である。 図７Ａ、７Ｂは、副カムのロックの説明図である。 図８は、通常制御での排気弁及び吸気弁のリフト状態を示したグラフである。 図９は、開放制御での排気弁及び吸気弁のリフト状態を示したグラフである。 図１０Ａは、燃料カット時での通常制御と開放制御での気筒を通過する空気量を示したグラフである。図１０Ｂは、燃料カット時での通常制御と開放制御とでのエンジンに係る負荷トルクを示したグラフである。
　図１は、本実施例に係るエンジンシステムＡの模式図である。図１に示すエンジンシステムＡは、エンジンＥＮを含み、エンジンＥＮは、４つの気筒４２（図１では１つのみ図示）を有している。気筒４２は、４つに限定されない。このエンジンＥＮでは、吸気通路４３を流れる空気が燃焼室４５に充填され、筒内燃料噴射弁４４によって燃料が噴射され、空気と燃料との混合気が生成される。この混合気に対し点火プラグ４６による点火が行われると、混合気が燃焼してピストン４７が往復動し、エンジンＥＮの出力軸であるクランク軸４８が回転駆動される。そして、各燃焼室４５での燃焼により生じた排気は排気通路４９等を通ってエンジンＥＮの外部へ排出される。
　エンジンＥＮの出力調整は、吸気通路４３に設けられたスロットル弁５１をアクチュエータ５２等によって駆動して、そのスロットル弁５１の開度を調節することによって実現される。スロットル開度の開度調節は、運転者によって操作されるアクセルペダル５３の踏込み量に応じてアクチュエータ５２が駆動されることにより行われる。
　一つの気筒４２に対して、２つの吸気弁ＩＶ、２つの排気弁ＥＶａ、ＥＶｂが設けられている。吸気弁ＩＶ、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂはそれぞれ、クランク軸４８の回転が伝達されて回転する吸気側のカムシャフトＩＳ、排気側のカムシャフトＥＳによって作動する。この作動により、各吸気弁ＩＶは燃焼室４５と吸気通路４３との連結部分を開閉し、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂは燃焼室４５と排気通路４９との連結部分を開閉する。
　エンジンＥＮには、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの開いている期間を油圧により変更する可変動弁装置１Ｅが設けられている。可変動弁装置１Ｅは、ＥＣＵ５からの指令に基づいて、供給される油の圧力により、排気弁ＥＶの動作特性を変更する。ここで、動作特性とは、これら弁の位相、及び作用角の少なくとも一つを含む。
　また、エンジンシステムＡには、可変動弁装置１Ｅを駆動するための作動油を貯留しているオイルパン９０が設けられている。オイルポンプＰにより、オイルパン９０に貯留された油が可変動弁装置１Ｅに供給される。油の供給量は、オイルコントロールバルブＯＣＶにより制御される。オイルコントロールバルブＯＣＶは、電磁駆動式の流量制御弁であり、ＥＣＵ５によって制御される。オイルポンプＰは、エンジンＥＮのクランク軸４８に連動した機械式である。
　エンジンＥＮには、クランク軸４８が一定角度回転する毎にパルス状の信号を発生するクランク角センサ７１が設けられている。また、吸気通路４３内のスロットル弁５１よりも下流には、吸入空気の圧力を検出するための吸気圧センサ７４が設けられている。また、運転者による同アクセルペダル５３の踏込み量を検出するアクセルセンサ７５、スロットル開度を検出するスロットルセンサ７６、エンジンＥＮを冷却するため冷却水の温度を検出する水温センサ７７が設けられている。
　ＥＣＵ５は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）などから構成され、各センサからの出力に基づいて、エンジンシステムＡ全体の作動を制御する。また、ＥＣＵ５は、制御部に相当する。
　次に、可変動弁装置１Ｅについて詳細に説明する。図２は、本実施例の可変動弁装置１Ｅの外観図である。可変動弁装置１Ｅは、カムシャフトＥＳ、カムシャフトＥＳに設けられたカムユニットＣＵ、を含む。カムシャフトＥＳは、カムユニットＣＵの一端に接続した部分ＳＡ、カムユニットＣＵの他端に接続した部分ＳＢ、を含む。カムシャフトＥＳは、内燃機関からの動力により回転する。カムシャフトＥＳと共にカムユニットＣＵが回転することにより、後述するロッカーアームＲａ、Ｒｂを介して排気弁ＥＶａ、ＥＶｂをリフトさせる。
　カムユニットＣＵは、カムシャフトＥＳよりも径が大きくカムシャフトＥＳの部分ＳＡ、ＳＢにそれぞれ連結された主カム１０ａ、１０ｂ、主カム１０ａ、１０ｂにそれぞれ連結された副カム２０ａ、２０ｂ、を含む。主カム１０ａは、カムシャフトＥＳの軸方向（以下、軸方向と称する）から見た場合に略半円形のベース円部１１ａ、ベース円部１１ａから径方向外側に突出したノーズ部１１ａｎを有している。主カム１０ａ、１０ｂは、それぞれ同じ形状であり、ベース円部１１ｂ、ノーズ部１１ｂｎも、それぞれベース円部１１ａ、ノーズ部１１ａｎと同じ形状である。主カム１０ａ、１０ｂは軸方向に間隔をあけて並んでいる。
　副カム２０ａ、２０ｂは、それぞれ主カム１０ａ、１０ｂに連結されている。主カム１０ａ、１０ｂには、それぞれ副カム２０ａ、２０ｂを収納するためのスリット１２ａ、１２ｂが形成されている。従って、副カム２０ａ、２０ｂも同様に、軸方向に所定の間隔をあけて並んでいる。主カム１０ａ及び副カム２０ａと、主カム１０ｂ及び副カム２０ｂとは、それぞれ２つのロッカーアームＲａ、Ｒｂを押して２つの排気弁ＥＶａ、ＥＶｂをリフトさせる。主カム１０ａの軸方向の厚さは、副カム２０ａの軸方向の厚さよりも厚い。主カム１０ｂ、副カム２０ｂも同様である。
　図３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂは、軸方向からみたカムユニットＣＵの断面図である。図３Ａ、３Ｂは、主カム１０ａ、副カム２０ａ、を示し、図４Ａ、４Ｂは、主カム１０ｂ、副カム２０ｂを示している。図３Ａ、３Ｂに示すように、支持シャフト３３ａは、主カム１０ａ、副カム２０ａを軸方向に貫通している。副カム２０ａは、支持シャフト３３ａを支点として主カム１０ａに対して揺動する。副カム２０ａは、主カム１０ａの外周から部分的に突出した高位置と突出しない低位置間を揺動可能である。副カム２０ａには、ストッパピン３４Ｐａが貫通している。主カム１０ｂ、副カム２０ｂ、支持シャフト３３ｂ、ストッパピン３４Ｐｂについても同様である。
　主カム１０ａと副カム２０ａとの間には、スプリング３４ｓａが設けられている。スプリング３４ｓａは、副カム２０ａが主カム１０ａから突出するように付勢する。スプリング３４ｓｂについても同様である。尚、スプリング３４ｓａ、３４ｓｂは、図３Ａ～４Ｂに示した位置以外に設けてもよい。
　本実施例では、副カム２０ａは高位置及び低位置のそれぞれでロック可能である。副カム２０ａが高位置でロックされている場合には、主カム１０ａ及び副カム２０ａがロッカーアームＲａを駆動して排気弁ＥＶａをリフトさせる。副カム２０ａが低位置でロックされている場合には、主カム１０ａによって排気弁ＥＶａがリフトされる。主カム１０ｂ、副カム２０ｂ、ロッカーアームＲｂ、排気弁ＥＶｂについても同様である。主カム１０ａ、１０ｂ及び副カム２０ａ、２０ｂによって排気弁ＥＶａ、ＥＶｂがリフトされる制御を開放制御と称する。主カム１０ａ、１０ｂによって排気弁ＥＶａ、ＥＶａがリフトされる制御を通常制御と称する。ＥＣＵ５は、所定の条件成立時に通常制御から開放制御へと切り替える。
　尚、ロッカーアームＲａの基端部は油圧式のラッシュアジャスタＲＡａにより支持され、ロッカーアームＲａの先端部は排気弁ＥＶａの軸の先端部に当接している。ラッシュアジャスタＲＡａにより、ロッカーアームＲａの先端部と排気弁ＥＶａの軸の先端部との間にバルブクリアランスが生じることを抑制している。また、排気弁ＥＶａは、バルブスプリングＶＳａにより閉じる方向に付勢されている。主カム１０ａ、副カム２０ａは、ロッカーアームＲａのローラを押すことにより、バルブスプリングＶＳａの付勢力に抗してロッカーアームＲａを揺動させて排気弁ＥＶａをリフトさせる。ロッカーアームＲｂ、ラッシュアジャスタＲＡｂ、バルブスプリングＶＳｂ、主カム１０ｂ、副カム２０ｂについても同様である。
　図３Ａ、４Ａは、それぞれ高位置にある副カム２０ａ、２０ｂを示し、図３Ｂ、４Ｂは、それぞれ低位置にある副カム２０ａ、２０ｂを示している。副カム２０ａは、主カム１０ａの供給経路Ｔを回避した略Ｕ字状、略Ｌ字状、又は略Ｃ字状である。副カム２０ａの基端側は支持シャフト３３ａが貫通している。図３Ａ～４Ｂにおいて、カムシャフトＥＳは時計方向に回転する。これに伴い主カム１０ａ、副カム２０ａも時計方向に回転する。主カム１０ａには、ストッパピン３４Ｐａが貫通した長孔１４ａが形成されている。副カム２０ａの揺動に伴って移動するストッパピン３４Ｐａの移動範囲を長孔１４ａが規制することにより、副カム２０ａの揺動範囲を規制している。主カム１０ｂ、副カム２０ｂ、長孔１４ｂ、ストッパピン３４Ｐｂについても同様である。
　図３Ａ～４Ｂに示すように、副カム２０ａ、２０ｂはそれぞれスプリング３４ｓａ、３４ｓｂにより付勢されている。副カム２０ａが高位置にある場合、副カム２０ａは主カム１０ａのベース円部１１ａから部分的に突出し、ノーズ部１１ａｎからも部分的に突出する。但し、副カム２０ａは、主カム１０ａの回転中心から最も離れたノーズ部１１ａｎの頂部からは突出しない。即ち、主カム１０ａ、副カム２０ａによって駆動される排気弁ＥＶａの最大リフト量は、副カム２０ａの位置によらずに一定である。主カム１０ｂ、ベース円部１１ｂ、ノーズ部１１ｂｎ、副カム２０ｂ、排気弁ＥＶｂについても同様である。詳しくは後述する。
　図５Ａ、５Ｂは、カムユニットＣＵの内部構造を示した断面図である。図５Ａ、５Ｂにおいては、副カム２０ａ、２０ｂは共に高位置にある。副カム２０ａ、２０ｂは、構造が類似しているため、以下の説明では副カム２０ａについて説明する。主カム１０ａには、副カム２０ａを収納可能なスリット１２ａが形成されている。主カム１０ａ内には、カムシャフトＥＳの軸心上で延びた供給経路Ｔ、供給経路Ｔから径方向外側に延びた経路Ｔ５、Ｔ６が形成されている。経路Ｔ５、Ｔ６は、それぞれ供給経路Ｔから径方向外側に延び、次に軸方向に延びて２つのカムロブ部側に延びている。経路Ｔ６は第１経路の一例である。経路Ｔ５は、第２経路の一例である。
　オイルコントロールバルブＯＣＶは、オイルポンプＰにより供給経路Ｔ内に供給される油圧を、オイルコントロールバルブＯＣＶに印加される電流値に基づいてリニアに調整できる。オイルコントロールバルブＯＣＶは、油圧制御弁の一例である。尚、油圧制御弁は、段階的に供給経路Ｔ内に供給される油圧を調整可能なものであってもよい。ＥＣＵ５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成され、内燃機関全体の動作を制御する。ＲＯＭには、後述する制御を実行するためのプログラムが格納されている。
　主カム１０ａは、副カム２０ａ、２０ｂにそれぞれ作用するピン１５Ｐ、１６Ｐ、１７Ｐを保持している。副カム２０ａ、２０ｂはそれぞれピン２６Ｐを保持している。ピン２６Ｐは、ロック部材の一例である。図５Ｂは、ピン１５Ｐ等を省略した図である。副カム２０ａは、支持シャフト３３ａが貫通した基端部から離れた自由端部を有し、副カム２０ａの自由端部側にはピン２６Ｐを保持した孔２６が形成されている。孔２６は、副カム２０ａを軸方向に貫通している。孔２６は、保持孔の一例である。副カム２０ｂについても同様である。
　主カム１０ａには、スリット１２ａに連通した孔１５、１６が形成されている。孔１５、１６は、スリット１２ａに対して同一側に形成されている。孔１５、１６は、軸方向に延び、底面を有している。孔１５、１６には、それぞれピン１５Ｐ、１６Ｐが収納されている。孔１５の底面とピン１５Ｐとの間にはピン１５Ｐに連結されたスプリング１５Ｓが配置されている。孔１６の底面とピン１６Ｐとの間にはピン１６Ｐに連結されたスプリング１６Ｓが配置されている。スプリング１６Ｓは、副カム２０ａに向けてピン１６Ｐを付勢している。スプリング１５Ｓは、ピン１５Ｐが孔１５から離脱しない程度の長さに設定されている。スプリング１５Ｓは、第２スプリングの一例である。スプリング１６Ｓは、第１スプリングの一例である。
　主カム１０ａには、スリット１２ａを介して孔１６に対向する孔１７が形成されている。孔１７には、ピン１７Ｐが収納されている。孔１７は、経路Ｔ６に連通している。孔１７は、孔１６と同軸上に位置している。孔１７は、軸方向に延びている。
　副カム２０ａが高位置にある場合、孔１６、１７、２６は軸方向に並び、ピン１６Ｐ、１７Ｐ、２６Ｐは軸方向に並ぶ。換言すれば、副カム２０ａが揺動範囲の一端でこのような位置に位置づけられるように、ストッパピン３４Ｐａに係合した長孔１４ａにより副カム２０ａの揺動範囲が規定されている。リフト状態においては、スプリング１６Ｓの付勢力により、ピン１６Ｐが孔１６、２６に共通に挿入され、ピン２６Ｐは孔２６、１７に共通に挿入される。これにより、副カム２０ａはリフト状態で主カム１０ａにロックされる。孔１７は、第１ロック孔の一例である。
　次に、副カム２０ａのロックについて詳細に説明する。図６Ａ～７Ｂは、副カム２０ａのロックの説明図である。オイルコントロールバルブＯＣＶ及びオイルポンプＰにより供給経路Ｔを介して経路Ｔ５、Ｔ６内にオイルが供給されると、図６Ａに示すように、ピン１７Ｐがスプリング１６Ｓの付勢力に抗して副カム２０ａ側に押される。これにより、ピン１６Ｐは孔２６から離脱し、ピン２６Ｐは孔１７から離脱する。即ち、ピン１６Ｐ、１７Ｐ、２６Ｐは、それぞれ孔１６、１７、２６に収納される。これにより、高位置で副カム２０ａのロックが解除される。
　副カム２０ａのロックが解除された状態でカムシャフトＥＳが回転することにより、副カム２０ａはロッカーアームＲａから反力を順に受ける。これにより、図６Ｂに示すように、副カム２０ａはスプリング３４ｓａの付勢力に抗して低位置に移動する。換言すれば、スプリング３４ｓａの付勢力は、副カム２０ａのロックが解除されている状態でロッカーアームＲａからの反力のみで副カム２０ａは低位置に移動可能な程度に設定されている。このようにロッカーアームＲａはロックが解除された副カム２０ａを低位置側に付勢する。副カム２０ａが低位置にある場合には、孔１５、２６とは同軸上に並ぶ。換言すれば、副カム２０ａが揺動範囲の他端でこのような位置に位置づけられるように、ストッパピン３４Ｐａに係合した長孔１４ａにより副カム２０ａの揺動範囲が規定されている。ロッカーアームＲａは、バルブを駆動するためのカムフォロアの一例である。尚、カムフォロアは、カムに直接駆動されるバルブリフタであってもよい。
　ピン２６Ｐは経路Ｔ５からのオイルの圧力により、図６Ｃに示すように、スプリング１５Ｓの付勢力に抗して孔１５、２６に共通に挿入される。これにより、リフト停止状態で副カム２０ａはロックされる。このように、オイルが所定の圧力以上で供給経路Ｔ内に供給されている間は、副カム２０ａは低位置でロックされる。孔１５は、第２ロック孔の一例である。
　次にオイルコントロールバルブＯＣＶにより供給経路Ｔへのオイルの供給が停止されると、図７Ａに示すように、スプリング１５Ｓの付勢力によりピン２６Ｐが孔１５から離脱して孔２６に収納される。これにより、低位置で副カム２０ａのロックが解除される。
　次に、スプリング３４ｓａの付勢力に従って、図７Ｂに示すように、副カム２０ａが低位置から高位置へ移動する。実際には、副カム２０ａがロッカーアームＲａに接触していない間に、スプリング３４ｓａの付勢力に従って副カム２０ａは高位置へと移行する。副カム２０ａが高位置にある状態では、前述したようにピン１６Ｐ、２６Ｐ、１７Ｐが軸方向に並ぶ。
　この状態で、図５Ａに示すように、スプリング１６Ｓの付勢力に従って、ピン１６Ｐが孔１６、２６に共通に挿入され、同様にピン２６Ｐは孔２６、１７に共通に挿入される。これにより、高位置で副カム２０ａがロックされる。以上のようにして副カム２０ａが高位置及び低位置でロックされる。孔２６、ピン２６Ｐ、スプリング１５Ｓ、１６Ｓ、孔１５、１７等は、ロック機構の一例である。このように副カム２０ａが低位置でもロックされるので、副カム２０ａを安定した状態で保持でき、信頼性や耐久性が確保されている。
　図２、５Ａ、５Ｂに示したように、主カム１０ａ、１０ｂは、カムシャフトＥＳに連結されており、カムシャフトＥＳは主カム１０ａ、１０ｂを貫通していない。このため、主カム１０ａ、１０ｂの軸方向の断面積を確保することができ、主カム１０ａ、１０ｂの強度を確保することができる。カムシャフトＥＳは主カム１０ａ、１０ｂを貫通していないためカムシャフトＥＳの径を細くする必要はない。このためカムシャフトＥＳの強度も確保されている。主カム１０ａに形成された孔１５、１６、１７、副カム２０ａに形成された孔２６などは、全て軸方向に延びている。このため、例えば、軸方向と交差する方向に延びた孔を設けこの孔内を摺動するピンを配置した場合と比較して、主カム１０ａの軸方向での断面積を確保することができる。主カム１０ｂについても同様である。これにより、カムユニットＣＵの強度が確保されている。
　図３Ａ、３Ｂに示したように、副カム２０ａの自由端は、副カム２０ａの基端側からカムシャフトＥＳの回転方向から逆方向に離れている。ここで、副カム２０ａの基端側は、支持シャフト３３ａにより揺動の支点となっている。このため、ロッカーアームＲａの反力により、副カム２０ａがカムシャフトＥＳの回転方向と逆方向に揺動するのが容易となる。これによって、ロックが解除された状態で、副カム２０ａの低位置から高位置へ移動が容易となっている。また、低位置へ移動する際の副カム２０ａが受けるロッカーアームＲａからの反力による負荷が低減され、副カム２０ａの耐久性が確保されている。
　また、図５Ａに示したように、スプリング１５Ｓ、１６Ｓは、副カム２０ａに対して軸方向に配置されている。例えばこのようなスプリング１５Ｓ、１６Ｓを副カム２０ａに対して径方向に重なる位置に配置する場合と比較して、副カム２０ａの軸方向での断面積を確保できる。これにより副カム２０ａの強度を確保することができる。副カム２０ｂについても同様である。
　図３Ａに示したように、経路Ｔ５の出口はスリット１２ａに開口するように形成され、この出口はリフト状態の副カム２０ａから離れた位置に形成されている。このため、リフト状態の場合において、供給経路Ｔにオイルを供給することにより、経路Ｔ５の出口からスリット１２ａを介してロッカーアームＲａ等にオイルを供給できる。図４Ａに示すように、もう一つの経路Ｔ５の出口も同様にスリット１２ｂに形成されている。これにより、ロッカーアームＲａ、ＲｂとカムユニットＣＵ等の潤滑を確保することができる。また、従来のカムシャワー機構を廃止したとしても、本実施例の可変動弁装置１Ｅにより、潤滑を促進することができる。
　次に、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂのリフト状態について説明する。図８は、通常制御での排気弁ＥＶａ、ＥＶｂ、吸気弁ＩＶのリフト状態を示したグラフである。縦軸はリフト量、横軸はクランク角度を示している。曲線ＥＶＣは、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂのリフト状態を示し、曲線ＩＶＣは吸気弁ＩＶのリフト状態を示している。エンジンＥＮの状態は、膨張行程、排気行程、吸気行程、圧縮行程の順に移行してこれらの行程を繰り返す。排気弁ＥＶａ、ＥＶｂは排気行程の期間内で開いており、膨張行程の前半期間、吸気行程の後半期間、及び圧縮行程の期間で閉じた状態に維持される。通常制御では、副カム２０ａ、２０ｂは低位置でロックされているので、主カム１０ａ、１０ｂのみによってそれぞれロッカーアームＲａ、Ｒｂが揺動されて排気弁ＥＶａ、ＥＶｂがリフトする。
　尚、通常制御では、図８に示した排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの作用角、最大リフト量は曲線ＥＶＣに示したものに限られない。図８に示した曲線ＥＶＣが示す作用角よりも大きくても小さくてもよく、曲線ＥＶＣが示す最大リフト量よりも大きくても小さくてもよい。また、排気行程中に排気弁ＥＶａ、ＥＶｂが開き始めてもよいし、排気行程中に閉じてもよい。従って、通常制御においては、排気弁ＥＶａ、Ｅｖｂは、排気行程の期間内で開いており、吸気行程の後半期間、圧縮行程の期間で閉じた状態が維持されていればよい。
　ここで、膨張行程とは、クランク角度が０度から１８０度までの期間に対応している。排気行程とは、クランク角度が１８０度から３６０度までの期間に対応する。吸気行程とは、クランク角度が３６０度から５４０度までの期間に対応する。圧縮行程とは、クランク角度が５４０度から７２０度までの期間に対応する。尚、クランク角度が０度、３６０度、７２０度の場合、ピストンは上死点に位置する。クランク角度が１８０度、５４０度の場合、ピストンは下死点に位置する。
　図９は、開放制御での排気弁ＥＶａ、ＥＶｂ、吸気弁ＩＶのリフト状態を示したグラフである。曲線Ｃａは、主カム１０ａ、副カム２０ａによって駆動される排気弁ＥＶａのリフト状態を示している。曲線Ｃｂは、主カム１０ｂ、副カム２０ｂによって駆動される排気弁ＥＶｂのリフト状態を示している。曲線Ｃａ、Ｃｂに示すように、全行程の期間内で、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの少なくとも一方が開いている。
　排気弁ＥＶａは、主カム１０ａ、副カム２０ａによって、主に、圧縮行程の後半、膨張行程、排気行程の期間で開いている。図３Ａに示すように、高位置でロックされている副カム２０ａは、主カム１０ａの回転方向がノーズ部１１ａｎの頂点からベース円部１１ａに向かう側となる主カム１０ａの側面から突出している。また、副カム２０ａの先端部は、ノーズ部１１ａｎの頂部からは突出せずに、ノーズ部１１ａｎの外側面に連続するように突出している。このため、曲線Ｃａに示すように、副カム２０ａにより膨張行程の前に実行される圧縮行程から副カム２０ａがロッカーアームＲａのローラを押して排気弁ＥＶａが開き始める。また、その後の排気行程では副カム２０ａに続いて主カム１０ａのノーズ部１１ａｎがロッカーアームＲａのローラを押して、排気弁ＥＶａを最大リフト量までリフトさせる。その後の排気行程では、主カム１０ａのベース円部１１ａがロッカーアームＲａに接触して排気弁ＥＶａは閉じる。
　排気弁ＥＶｂは、主カム１０ｂ、副カム２０ｂによって、膨張行程の後半、排気行程、吸気行程、圧縮行程の前半で開いている。図４Ａに示すように、高位置でロックされている副カム２０ｂは、主カム１０ｂの回転方向がベース円部１１ｂからノーズ部１１ｂｎの頂点に向かう側の主カム１０ｂの側面から突出している。即ち、副カム２０ｂは副カム２０ａとは逆側に突出している。また、副カム２０ｂの先端部は、ノーズ部１１ｂｎの頂部からは突出せずに、ノーズ部１１ｂｎの外側面に連続するように突出している。このため、曲線Ｃｂに示すように、膨張行程から主カム１０ｂのノーズ部１１ｂｎがロッカーアームＲｂのローラを押して排気弁ＥＶｂが開き始める。また、その後の排気行程の後半では主カム１０ｂのノーズ部１１ｂｎに続いて副カム２０ｂがロッカーアームＲｂのローラを押し、吸気行程期間では、排気弁ＥＶｂを略一定のリフト量で開いた状態に維持する。その後の圧縮行程では、主カム１０ｂのベース円部１１ｂがロッカーアームＲｂに接触して排気弁ＥＶｂは閉じる。
　このように、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの少なくとも一方が各行程の期間内で開いている開放制御を実行可能である。例えば、燃料カット時に通常制御から開放制御に切替えると、気筒を通過する空気流量や負荷トルクは以下のように変化する。
　図１０Ａは、燃料カット時での通常制御と開放制御での気筒を通過する空気量を示したグラフである。縦軸は気筒が通過する空気流量を示し、横軸はエンジンＥＮの回転数を示している。図１０Ｂは、燃料カット時での通常制御と開放制御とでのエンジンＥＮに係る負荷トルクを示したグラフである。縦軸はエンジンＥＮに対する負荷トルクを示している。横軸はエンジンＥＮの回転数を示している。図１０Ａ、１０Ｂにおいて、開放制御を実行した場合を実線で示し、通常制御を実行した場合を点線で示している。
　図１０Ａに示すように、燃料カット時では通常制御よりも開放制御の方が気筒を通過する空気量を低減できる。このため、燃料カット時に触媒の温度低下することを抑制できる。また、リーン雰囲気の空気が触媒に大量に流れることによって燃料復帰時に触媒が正常に機能しなくなることも抑制できる。また、図１０Ｂに示すように、燃料カット時では通常制御よりも開放制御の方がポンプ損失を低減でき負荷トルクを低減できる。これにより、燃料カット時でのエンジンＥＮが惰性で回転することを確保でき、燃費を向上させることができる。また、燃料カット時でのエンジンＥＮの回転を確保することにより、そのエンジンＥＮの回転を回生エネルギとして蓄電することもできる。
　本実施例では２つの排気弁ＥＶａ、ＥＶｂにより気筒４２が開いている期間を拡大させている。即ち、本実施例の場合、吸気弁ＩＶは開放制御時でも通常制御と同様の作用角で開く。このため、吸気弁及び排気弁で分担して気筒を開いた状態に維持する場合と比較して、開放制御時での吸気通路４３側に流れる空気量の増大を抑制している。これにより、吸気通路４３側に空気が多く流れることに起因する騒音の増大が抑制される。また、開放制御時に吸気通路４３の壁面に燃料が付着して、通常制御への復帰時に、壁面に付着した燃料が気筒４２内に流入して空燃比の制御に影響を与えることを抑制している。
　尚、通常制御と開放制御の切替えは、エンジンＥＮの始動時に実行してもよい。即ち、クランキング実行時に開放制御を実行することにより、クランキング時での負荷トルクを低減でき電力消費量を抑制できる。従って、通常制御と開放制御との切替えのタイミングについては本実施例では問わない。
　図９に示すように、排気弁ＥＶａは、吸気行程の期間内で閉じ、排気弁ＥＶｂは、圧縮行程の一部の期間、膨張行程の一部の期間で閉じている。このように、開放制御においては、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂは全行程のうち少なくとも一度は閉じる。これにより、複数のサイクルにわたって排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの一方が継続して開いている状態に起こり得る問題を抑制できる。
　図３Ａ～４Ｂに示したように、ロッカーアームＲａはラッシュアジャスタＲＡａにより支持されている。排気弁ＥＶａが長期間開いた状態に維持されると次のような問題が生じうる。ラッシュアジャスタＲＡａは、タペットクリアランスをゼロとすべく伸縮する機能を有している。排気弁ＥＶａが１サイクルの期間内で開閉する場合には、ラッシュアジャスタＲＡａは内部での油圧の流動とバネの付勢力とにより、ロッカーアームＲａに追従するように伸縮を繰り返す。しかしながら、排気弁ＥＶａが長期間開いた状態に維持されると、ラッシュアジャスタＲＡａは長期間縮んだ状態に維持される。このため、排気弁ＥＶａが長期間開いた後に、排気弁ＥＶａが１サイクルの期間内で開閉する通常制御に復帰した直後には、ラッシュアジャスタＲＡａの伸縮の追従性が低下する恐れがある。ラッシュアジャスタＲＡｂについても同様である。
　本実施例では、開放制御においても排気弁ＥＶａ、ＥＶｂは全行程のうち少なくとも一度は閉じる。これにより、ラッシュアジャスタＲＡａ、ＲＡｂの追従性の低下を抑制できる。尚、ラッシュアジャスタＲＡａ、ＲＡｂは、外部から油が供給される供給型であるが、これに限定されず、油が密閉された密閉型であってもよい。
　本実施例では、開放制御において、圧縮行程の期間内で排気弁ＥＶａが開きはじめ排気弁ＥＶｂが閉じる。しかしながら、このような構成に限定されない。例えば、排気弁ＥＶａは膨張行程の前半期間で開きはじめ、排気弁ＥＶｂは圧縮行程の期間内で閉じてもよい。排気弁ＥＶａは圧縮行程の期間内で開き始め、排気弁ＥＶｂは吸気行程の期間内に閉じてもよい。また、吸気行程の期間内で排気弁ＥＶａが開きはじめ排気弁ＥＶｂが閉じてもよい。膨張行程の期間内で排気弁ＥＶａが開きはじめ排気弁ＥＶｂが閉じてもよい。
　また、図９に示すように、吸気弁ＩＶが開いている期間での排気弁ＥＶｂのリフト量ＣＢは、膨張行程及び圧縮行程の期間内での排気弁ＥＶａのリフト量の最大値ＣＡより小さい。吸気弁ＩＶが開いている間は、排気弁ＥＶｂのリフト量ＣＢが比較的小さくても、気筒内を流れる空気量を低下させることができる。また、吸気弁ＩＶが開いている期間内での排気弁ＥＶｂのリフト量ＣＢを小さく設定することにより、排気弁ＥＶｂを開いた状態に維持するために費やされるエネルギの消費を抑制できる。
　ここで、一般的に、排気弁のリフト量が大きいほど、排気弁ＥＶｂのバルブスプリングＶＳｂの付勢力が増大する。このため、大きいリフト量で排気弁ＥＶｂを開いた状態に維持するためには、増大したバルブスプリングＶＳｂの付勢力に抗して主カム１０ｂ、副カム２０ｂが回転する必要がある。このため、カムシャフトＥＳの回転への負荷が大きくなるおそれがある。本実施例では、吸気弁ＩＶが開いている期間では、他の期間で開いている排気弁ＥＶａのリフト量に比較して排気弁ＥＶｂのリフト量を低下させている。これにより、排気弁ＥＶｂを開いた状態に維持するために必要なエネルギの消費を抑制している。また、吸気弁ＩＶが開いている期間で排気弁ＥＶｂのリフト量が小さく設定されているので、ポンプ損失も低減できる。
　尚、吸気弁ＩＶが開いている期間での排気弁ＥＶｂのリフト量の平均値が、膨張行程及び圧縮行程の期間内での排気弁ＥＶａ又は排気弁ＥＶｂのリフト量の最大値よりも小さければよい。従って、吸気弁ＩＶが開いている期間での排気弁ＥＶｂのリフト量が、一時的に膨張行程及び圧縮行程の期間内での排気弁ＥＶａのリフト量の最大値よりも大きくてもよい。また、図９に示すように、吸気弁ＩＶが開いている期間においては、排気弁ＥＶａも吸気行程前半で僅かに開いている。従って、吸気弁ＩＶが開いている期間内で排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの双方が開いている期間があるが、吸気弁ＩＶが開いている期間において排気弁ＥＶａ、ＥＶｂのリフト量の大きい方の平均値が、膨張行程及び圧縮行程の期間内での排気弁ＥＶａ又は排気弁ＥＶｂのリフト量の最大値よりも小さければよい。
　尚、本実施例は吸気弁ＩＶが開いている期間で開いている排気弁ＥＶｂと、圧縮行程及び膨張行程で開いている排気弁ＥＶａとは異なっているが、単一の排気弁によってこれらの行程の期間内に開くように制御してもよい。この場合も、吸気弁ＩＶが開いている期間での排気弁のリフト量を、膨張行程及び圧縮行程の期間内でのリフト量の最大値よりも小さく設定することにより、排気弁を開いた状態に維持するために必要なエネルギの消費を抑制できる。
　尚、本実施例の可変動弁装置ＩＥは、油圧式であるがこれに限定されない。例えば、アクチュエータを用いた電磁駆動式の可変動弁装置であってもよい。電磁駆動式の可変動弁装置であっても、排気弁を大きいリフト量で開いた状態に維持するためには電力消費量が大きくなる。このため、吸気弁が開いている期間での排気弁のリフト量を比較的小さく設定することにより、電力消費量を抑制できる。
　また、図９に示すように、吸気弁ＩＶのリフト量が最大の時には、排気弁ＥＶｂは開き排気弁ＥＶａは閉じている。このため、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの双方を開いた状態に維持する場合よりも、排気弁ＥＶｂのみを開いた状態に維持する方がエネルギの消費を抑制できる。
　また、図９に示すように、排気行程以外の行程での排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの各最大リフト量は、排気行程での排気弁ＥＶａ、ＥＶｂの最大リフト量よりも小さい。このように、排気行程以外でのリフト量を抑制することにより、排気弁ＥＶａ、ＥＶｂを開いた状態に維持するために必要なエネルギの消費を抑制している。
　本実施例では油圧により多段で揺動する副カム２０ａ、２０ｂを採用した可変動弁装置１Ｅについて説明した。しかしながら、例えば、特開平６－２１２９２５号公報や特開２００９－２６４２００号公報に開示されているような可変動弁装置であってもよい。例えば、可変動弁装置は以下のように構成してもよい。外形が異なる主カム及び副カムをカムシャフトの軸方向に並ぶように設ける。主カムによって主カムフォロアが駆動して排気弁がリフトさせる。副カムによって駆動する副カムフォロアが主カムフォロアに対してロストモーション可能な非連結状態から主カムフォロアと共に駆動する連結状態に切替る切替機構を設ける。この場合も、主カムによって排気弁が排気行程で開き、副カムによって排気行程以外の膨張行程や圧縮行程等で排気弁を開くような形状に設計する。従って、通常制御では排気弁は主カムのみによって駆動し、開放制御では主カム及び副カムによって排気弁が駆動する。また、同一の気筒に設けられた複数の排気弁毎に、主カム及び副カムを設ける。
　また、特開２０１３－０６０８２３号公報に開示されているような可変動弁装置であってもよい。例えば、可変動弁装置は以下のように構成してもよい。外形が異なる主カム及び副カムをカムシャフトの軸方向に並ぶように設ける。カムシャフトの軸方向の位置に応じて主カム又は副カムが選択的にカムフォロアに当接する、又は主カムのみが当接した状態から主カム及び副カムの双方がカムフォロアに当接する。従って、通常制御では主カムのみによって排気弁が駆動し、開放制御では、副カムのみによって排気弁が駆動する。尚、カムシャフトの軸方向の位置に応じて主カムのみがカムフォロアに当接する状態から主カム及び副カムがカムフォロアに当接するように構成してもよい。この場合、通常制御では排気弁は主カムのみによって駆動し、開放制御では主カム及び副カムによって排気弁が駆動する。
　尚、本実施例では、ロッカーアームＲａ、Ｒｂを利用した可変動弁装置１Ｅを例に説明したが、ロッカーアームを利用しない直動式の可変動弁装置であってもよい。この場合、ラッシュアジャスタは排気弁とバルブリフタとの間に設けられる。バルブリフタはカムユニットＣＵによって駆動されるカムフォロアに相当する。
　以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
　ロック機構は、高位置でのみ副カム２０ａをロックし、低位置ではロックしないものであってもよい。即ち、主カム１０ａは、経路Ｔ５や、孔１５、ピン１５Ｐ、スプリング１５Ｓを備えていなくてもよい。この場合、ロックが解除された状態で副カム２０ａは、スプリング３４ｓａの付勢力とロッカーアームＲａからの力により低位置及び高位置間を往復しながら主カム１０ａとともに回転する。主カム１０ｂ、副カム２０ｂについても同様である。
　可変動弁装置１Ｅでは、油圧が供給されることにより副カム２０ａ、２０ｂが低位置でロックされるが、油圧の供給により副カム２０ａ、２０ｂが高位置でロックされるものであってもよい。例えば油圧が作用していない状態でピン２６Ｐが副カム２０ａの孔２６に挿入された状態で副カム２０ａが低位置及び高位置間を往復しながら回転し、ピン２６Ｐに油圧が作用することにより、ピン２６Ｐが主カム１０ａの孔１６に係合するように構成してもよい。
　リフト状態において、ピン１７Ｐを介さずに直接ピン２６Ｐにオイルの圧力を作用させてもよい。また、ピン１５Ｐ、１６Ｐを介さずにスプリング１５Ｓ、１６Ｓが直接ピン２６Ｐを付勢してもよい。
　主カム１０ａ、１０ｂは、カムシャフトＥＳと一体に成型されていてもよいし、本実施例のように別体で成型した後に接合してもよい。
　１Ｅ　可変動弁装置
　ＩＶ　吸気弁
　ＥＶａ、ＥＶｂ　排気弁
　Ｒａ、Ｒｂ　ロッカーアーム（カムフォロア）
　ＲＡａ、ＲＡｂ　ラッシュアジャスタ
　ＯＣＶ　オイルコントロールバルブ
　５　ＥＣＵ
　１０ａ、１０ｂ　主カム
　１１ａ、１１ｂ　ベース円部
　１１ａｎ、１１ｂｎ　ノーズ部
　２０ａ、２０ｂ　副カム

Claims (7)

  1. 　気筒を開閉する第１及び第２排気弁と、
    　膨張行程、排気行程、吸気行程、及び圧縮行程を含む全行程の期間内で前記第１及び第２排気弁の少なくとも一方を開いた状態とし、全行程の期間内で前記第１及び第２排気弁を少なくとも一度は閉じる開放制御を実行する可変動弁装置と、を備えた内燃機関の制御装置。
  2. 　前記可変動弁装置は、前記開放制御と通常制御とを切替る切替機構を含み、
    　前記通常制御では、前記第１及び第２排気弁は前記排気行程の期間内で開いており、前記吸気行程の後半期間、及び前記圧縮行程の期間で閉じた状態に維持される、請求項１の内燃機関の制御装置。
  3. 　前記可変動弁装置は、前記排気行程で前記第１及び第２排気弁をそれぞれ開くための第１及び第２主カムと、前記排気行程以外の行程を含む行程で前記第１及び第２排気弁をそれぞれ開くための第１及び第２副カムと、前記第１及び第２主カムのみがそれぞれ前記第１及び第２排気弁を開く通常制御と前記第１及び第２主カムと共に前記第１及び第２副カムがそれぞれ前記第１及び第２排気弁を開く前記開放制御とを切替る切替機構と、を含む、請求項１の内燃機関の制御装置。
  4. 　前記可変動弁装置は、前記排気行程で前記第１及び第２排気弁をそれぞれ開くための第１及び第２主カムと、前記排気行程以外の行程を含む行程で前記第１及び第２排気弁をそれぞれ開くための第１及び第２副カムと、前記第１及び第２主カムのみがそれぞれ前記第１及び第２排気弁を開く通常制御と前記第１及び第２副カムのみがそれぞれ前記第１及び第２排気弁を開く前記開放制御とを切替る切替機構と、を含む、請求項１の内燃機関の制御装置。
  5. 　前記気筒を開閉する吸気弁が開いている期間での前記第１排気弁のリフト量又は前記第２排気弁のリフト量の大きい方のリフト量の平均値は、前記膨張行程の期間内での前記第１排気弁のリフト量又は前記第２排気弁のリフト量の大きい方のリフト量の平均値よりも小さい、請求項１乃至４の何れかの内燃機関の制御装置。
  6. 　前記吸気弁のリフト量が最大の時には、前記第１及び第２排気弁の一方は開き他方は閉じている、請求項５の内燃機関の制御装置。
  7. 　前記第１排気弁は、油圧式ラッシュアジャスタに支持されたカムフォロアにより駆動される、請求項１乃至６の何れかの内燃機関の制御装置。
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