JP2007270795A - 内燃機関のリフト可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コントロールシャフトを有するとともに該コントロールシャフトの回動に応じて機関弁のリフト量を変化させることを可能としたリフト可変機構と、前記コントロールシャフトの回動量を検出するセンサと、該センサの検出値をフィードバックしつつ前記コントロールシャフトを回動駆動する動力を発揮する電動モータを有して機関本体の外壁に取付けられるアクチュエータとを備える内燃機関のリフト可変動弁装置において、温度変化や劣化等に起因したセンサ出力の誤差を補正して動弁制御精度を高める。
【解決手段】コントロールシャフトの回動範囲を機械的に規制する回動規制機構が前記コントロールシャフトおよび機関本体間に設けられ、電動モータ６２の作動を制御する制御ユニットＣが、回動規制機構でコントロールシャフト６１を一方向規制端に規制した状態を初期位置としてセンサ９７の出力を学習する。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、コントロールシャフトを有するとともに該コントロールシャフトの回動に応じて機関弁のリフト量を変化させることを可能としたリフト可変機構と、前記コントロールシャフトの回動量を検出するセンサと、該センサの検出値をフィードバックしつつ前記コントロールシャフトを回動駆動する動力を発揮する電動モータを有して機関本体の外壁に取付けられるアクチュエータとを備える内燃機関のリフト可変動弁装置に関する。

コントロールシャフトを駆動する電動モータを有して機関本体に取付けられるアクチュエータが機関本体の外壁に取付けられ、コントロールシャフトの回動量を検出するセンサの検出値をフィードバックして電動モータの作動量を制御するようにしたものが、たとえば特許文献１で既に知られている。
特開２００５−２４０６１５号公報

ところが、上記特許文献１で開示されるリフト可変動弁装置では、温度変化や劣化等の影響でセンサ出力に誤差が生じたときに対処できず、そのような出力誤差をそのままにしておくと動弁制御精度が低下する。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、温度変化や劣化等に起因したセンサ出力の誤差を補正して動弁制御精度を高め得るようにした内燃機関のリフト可変動弁装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、コントロールシャフトを有するとともに該コントロールシャフトの回動に応じて機関弁のリフト量を変化させることを可能としたリフト可変機構と、前記コントロールシャフトの回動量を検出するセンサと、該センサの検出値をフィードバックしつつ前記コントロールシャフトを回動駆動する動力を発揮する電動モータを有して機関本体の外壁に取付けられるアクチュエータとを備える内燃機関のリフト可変動弁装置において、前記コントロールシャフトの回動範囲を機械的に規制する回動規制機構が前記コントロールシャフトおよび機関本体間に設けられ、前記電動モータの作動を制御する制御ユニットが、前記回動規制機構で前記コントロールシャフトを一方向規制端に規制した状態を初期位置として前記センサの出力を学習することを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記制御ユニットは、内燃機関の始動時に前記回動規制機構でコントロールシャフトを一方向規制端に回動するまで前記電動モータを作動せしめ、その際に前記学習を実行することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明の構成に加えて、前記制御ユニットは、前記回動規制機構で前記コントロールシャフトを一方向規制端に規制する際に、前記電動モータの作動を他の時に比べて緩やかにすることを特徴とする。

さらに請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記回動規制機構は、前記コントロールシャフトに突設される規制ピンと、該規制ピンを挿入して前記コントロールシャフトの軸線を中心とする円弧状の規制孔とで構成され、該規制孔が前記コントロールシャフトの軸受部の下方に配置されることを特徴とする。

なお実施例の吸気弁２０が本発明の「機関弁」に対応する。

請求項１記載の発明によれば、コントロールシャフトの回動範囲を機械的に規制する回動規制機構でコントロールシャフトの回動位置を一方向規制端に規制した状態を初期位置としてセンサの出力を学習することにより、温度変化や劣化等所定値のずれに応じてセンサ出力を補正することができ、温度変化や劣化等に起因したセンサ出力の誤差を補正して動弁制御精度を高めることができる。

また請求項２貴記載の発明によれば、内燃機関の始動毎にセンサ出力を補正して、より正確な動弁制御を実行することができる。

請求項３記載の発明によれば、コントロールシャフトを一方向規制端に機械的に規制する際の衝撃を緩和して耐久性を高めることができる。

請求項４記載の発明によれば、コントロールシャフトの軸受部を潤滑するオイルが下方の前記規制孔に流れ込み易くなり、規制ピンが移動する際の摺動抵抗を減らすことができ、コントロールシャフトの応答性向上に寄与することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図１１は本発明の一実施例を示すものであり、図１は内燃機関の部分縦断面図であって図２の１−１線断面図、図２は図１の２矢視図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図１の要部拡大図、図５は吸気側ロッカアームを図４の５矢視方向からみた底面図、図６は図４の６−６線断面図、図７はリフト可変機構の斜視図、図８は図４の８−８線断面図、図９は図２の９−９線矢視図、図１０は図９の１０矢視方向から見た斜視図、図１１は制御系を示すブロック図である。

先ず図１において、直列多気筒である内燃機関Ｅの機関本体１１は、内部にシリンダボア１２…が設けられたシリンダブロック１３と、シリンダブロック１３の頂面に結合されたシリンダヘッド１４と、シリンダヘッド１４の頂面に結合されるヘッドカバー１５とを備え、各シリンダボア１２…にはピストン１６…が摺動自在に嵌合され、各ピストン１６…の頂部を臨ませる燃焼室１７…がシリンダブロック１３およびシリンダヘッド１４間に形成される。

シリンダヘッド１４には、各燃焼室１７…に通じ得る吸気ポート１８…および排気ポート１９…が設けられており、各吸気ポート１８…が一対の機関弁である吸気弁２０…でそれぞれ開閉され、各排気ポート１９が一対の排気弁２１…でそれぞれ開閉される。吸気弁２０が備えるステム２０ａの上端部に設けられるばねシート２２およびシリンダヘッド１４間には、各吸気弁２０…を閉弁方向に付勢する弁ばね２３が設けられる。また排気弁２１が備えるステム２１ａの上端部に設けられるばねシート２４およびシリンダヘッド１４間には、各排気弁２１…を閉弁方向に付勢する弁ばね２５が設けられる。

各吸気弁２０…を開閉駆動する吸気側動弁装置２８は、本発明に従って構成されるものであり、吸気側動弁カム２９を各気筒毎に有する吸気側カムシャフト３０と、吸気側動弁カム２９に従動して揺動するとともに各気筒毎に一対の吸気弁２０…に共通に連動、連結される吸気側ロッカアーム３１と、リフト可変機構３２とを各気筒毎に備えており、排気弁２１…を開閉駆動する排気側動弁装置３３は、排気側動弁カム３４を各気筒毎に有する排気側カムシャフト３５と、排気側動弁カム３４に従動して揺動するとともに各気筒毎に一対の排気弁２１…に共通に連動、連結される排気側ロッカアーム３６とを各気筒毎に備える。

図２および図３を併せて参照して、シリンダヘッド１４には、各気筒の両側に配置されるようにして上部ホルダ３８…およびホルダ３７が締結されており、各上部ホルダ３８…およびホルダ３７には、吸気側カムホルダ４１…および排気側カムホルダ４２…を協働して構成するキャップ３９…，４０…が上方から締結される。而して吸気側カムホルダ３９…を構成する上部ホルダ３８…、ホルダ３７およびキャップ３９間には吸気側カムシャフト３０が回転自在に支承され、排気側カムホルダ４２…を協働して構成する上部ホルダ３８…、ホルダ３７およびキャップ４０…間には排気側カムシャフト３５が回転自在に支承される。

排気側ロッカアーム３６の一端部は、排気側カムシャフト３５と平行な軸線を有して上部ホルダ３８で支持された排気側ロッカシャフト４３で揺動可能可能に支承されており、排気側ロッカアーム３６の他端部には、一対の排気弁２１…におけるステム２１ａ…の上端に当接する一対のタペットねじ４４，４４が進退位置を調節可能として螺合される。また排気側ロッカアーム３６の中間部には、排気側ロッカシャフト３６と平行な軸４５が設けられており、排気側動弁カム３４に転がり接触するローラ４７が前記軸４５との間にローラベアリング４６を介在させて排気側ロッカアーム３６に軸支される。

このような排気側動弁装置３３は、前記排気側ロッカアーム３６の揺動支持部すなわち排気側ロッカシャフト４３を、排気側ロッカアーム３６の排気弁２１…への連動、連結部すなわちタペットねじ４４…よりも外側に配置するようにしてシリンダヘッド１４に配設される。

図４および図５において、吸気側ロッカアーム３１の一端部には、一対の吸気弁２０…におけるステム２０ａ…の上端に上方から当接するタペットねじ４９，４９が進退位置を調節可能として螺合される弁連結部３１ａが設けられる。また吸気側ロッカアーム３１の他端部には、第１支持部３１ｂと、第１支持部３１ｂの下方に配置される第２支持部３１ｃとが相互に連なって設けられ、第１および第２支持部３１ｂ，３１ｃは、吸気弁２０…とは反対側に開いた略Ｕ字状に形成される。

吸気側ロッカアーム３１の第１支持部３１ｂには、吸気側カムシャフト３０の吸気側動弁カム２９に転がり接触するカム当接部としてのローラ５０が第１連結軸５１およびローラベアリング５２を介して軸支されるものであり、ローラ５０は略Ｕ字状である第１支持部３１ｂに挟まれるように配置される。

図６を併せて参照して、吸気側ロッカアーム３１は、軽合金の鋳造等によって型成形されるものであり、その弁連結部３１ａにおける上面の中央部にはたとえば略三角形状の肉抜き部５３が形成され、前記上面とは反対側の面である弁連結部３１ａの下面両側には、前記肉抜き部５３とは互い違いに配置されるようにして一対の肉抜き部５４，５４が形成される。

ところで、前記肉抜き部５３，５４，５４は吸気側ロッカアーム３１の型成形時に同時に成形されるものであり、上方の肉抜き部５３の抜き勾配が弁連結部３１ａの上面に向かうにつれて肉抜き部５３の開口面積を広げる方向となるのに対し、下方の肉抜き部５４，５４の抜き勾配は弁連結部３１ａの下面に向かうにつれて肉抜き部５４，５４の開口面積を広げる方向となるので、肉抜き部５３の内側面の傾斜方向と、肉抜き部５４，５４の内側面の傾斜方向とは同一であり、相互に隣接する肉抜き部５３，５４；５３，５４間で弁連結部３１ａに形成される壁部３１ｄ，３１ｄの厚みは略均等になる。

図７および図８を併せて参照して、リフト可変機構３２は、前記吸気側ロッカアーム３１の第１支持部３１ｂに一端部が回動可能に連結されるとともに他端部が機関本体１１の固定位置に吸気側ロッカシャフト５７を介して回動可能に支承される第１リンクアーム５８と、前記吸気側ロッカアーム３１の第２支持部３１ｃに一端部が回動可能に連結される第２リンクアーム５９と、第２リンクアーム５９の他端部を回動可能に支承する可動支軸６０と、該可動支軸６０をその軸線と平行な軸線まわりに角変位させることを可能として可動支軸６０に連結されるコントロールシャフト６１とを備える。

第１リンクアーム５８の一端部は、吸気側ロッカアーム３１の第１支持部３１ｂを両側から挟むように略Ｕ字状に形成されており、ローラ５０を吸気側ロッカアーム３１に軸支する第１連結軸５１を介して第１支持部３１ｂに回動可能に連結される。また第１リンクアーム５８の他端部を回動可能に支承する吸気側ロッカシャフト５７は、シリンダヘッド１４に締結される上部ホルダ３８…およびホルダ３７で支持される。

第１リンクアーム５８の下方に配置される第２リンクアーム５９の一端部は、吸気側ロッカアーム３１の第２支持部３１ｃに挟まれるように配置され、第２連結軸６３を介して第２支持部３１ｃに回動可能に連結される。

第１リンクアーム５８の他端部の両側で上部ホルダ３８…およびホルダ３７には、吸気側ロッカシャフト５７を支持するようにして支持ボス６４…が一体に突設され、これらの支持ボス６４…で第１リンクアーム５８の他端部の前記吸気側ロッカシャフト５７の軸線に沿う方向での移動が規制される。

ところで、両吸気弁２０…は弁ばね２３…で閉弁方向にばね付勢されるものであり、閉弁方向にばね付勢されている両吸気弁２０…を吸気側ロッカアーム３１で開弁方向に駆動しているときに吸気側ロッカアーム３１のローラ５０は、弁ばね２３…の働きによって吸気側動弁カム２９に接触しているのであるが、吸気弁２０…の閉弁状態では、弁ばね２３…のばね力は吸気側ロッカアーム３１に作用することはなく、ローラ５０が吸気側動弁カム２９から離れてしまい、吸気弁２０…の微小開弁時における弁リフト量の制御精度が低下してしまう可能性がある。そこで、弁ばね２３…とは別のロッカアーム付勢ばね６５…により、前記ローラ５０を吸気側動弁カム２９に当接させる方向に吸気側ロッカアーム３１が付勢される。

前記ロッカアーム付勢ばね６５…は、前記支持ボス６４…を囲繞するコイル状のねじりばねであり、機関本体１１および吸気側ロッカアーム３１間に設けられる。すなわちロッカアーム付勢ばね６５…の一端は前記支持ボス６４…に係合され、ロッカアーム付勢ばね６５…の他端は、吸気側ロッカアーム３１と一体に作動する中空の第１連結軸５１内に挿入、係合される。

第１リンクアーム５８の他端部は、コイル状に巻かれている前記ロッカアーム付勢ばね６５…の外周よりも側面視では内方に外周が配置されるようにして円筒状に形成されるものであり、第１リンクアーム５８の他端部における軸方向両端には、ロッカアーム付勢ばね６５…が第１リンクアーム５８側に倒れるのを阻止する複数たとえば一対の突部６６，６７が、周方向に間隔をあけてそれぞれ突設される。したがって第１リンクアーム５８の他端部が大型化することを回避しつつ、ロッカアーム付勢ばね６５…の前記倒れを防止し、第１リンクアーム５８の他端部の支持剛性を高めることができる。

しかも前記突部６６，６７は、第２リンクアーム５９の作動範囲を避けて配置されるものであり、突部６６，６７…が第１リンクアーム５８の他端部に設けられるにもかかわらず、第２リンクアーム５９の作動範囲を充分に確保することができる。

機関本体１１に設けられた吸気カムホルダ４１…におけるキャップ３９…には、吸気側ロッカアーム３１の他端側上部に向けてオイルを供給するオイルジェット６８…が取付けられる。

ところで、複数の上部ホルダ３８…およびホルダ３７の１つには、図示しないオイルポンプからのオイルを導く通路６９が設けられる。また吸気側カムシャフト３０の下半部に対向して各上部ホルダ３８…およびホルダ３７の上部には円弧状の凹部７０…が設けられており、前記通路６９は、各凹部７０…の１つに連通する。一方、吸気側カムシャフト３０には、オイル通路７１が同軸に設けられており、各吸気側カムホルダ４１…に対応する部分で吸気側カムシャフト３０には、内端をオイル通路７１に通じさせる連通孔７２…がその外端を吸気側カムシャフト３０の外面に開口させるようにして設けられており、各吸気側カムホルダ４１…およびカムシャフト３０間には、前記連通孔７２…を介して潤滑用のオイルが供給される。

また上部ホルダ３８…およびホルダ３７とともに吸気側カムホルダ４１…を構成するキャップ３９…の下面には、前記凹部７０…に通じる通路を上部ホルダ３８…およびホルダ３７の上面との間に形成する凹部７３…が設けられ、凹部７３…に通じてキャップ３９…に設けられる通路７４…に連なるようにしてオイルジェット６８…がキャップ３９…に取付けられる。

このように吸気側カムシャフト３０を回転自在に支承するようにして機関本体１１に設けられる吸気カムホルダ４６…のキャップ３９…にオイルジェット６８…が取付けられるので、吸気側カムシャフト３０および吸気側カムホルダ４１…間を潤滑するための油路を利用して、充分に高圧かつ充分な量のオイルをオイルジェット６８…から供給することができる。

また第１および第２リンクアーム５８，５９の一端部を吸気側ロッカアーム３１に連結する第１および第２連結軸５１，６３のうち上方の第１連結軸５１側に向けてオイルジェット６８からオイルが供給されるので、第１リンクアーム５８および吸気側ロッカアーム３１間を潤滑したオイルが下方の第２リンクアーム５９側に流下することになる。

しかも可動支軸６０および第２連結軸６３の一部を中間部に臨ませるオイル導入孔７５，７６が、可動支軸６０および第２連結軸６３の軸線を結ぶ直線と直交する方向で第２リンクアーム５９に設けられており、各オイル導入孔７５，７６の一端は第１連結軸５１側に向けて開口している。したがって第１リンクアーム５８から下方に流下したオイルが、第２リンクアーム５９と、可動支軸６０および第２連結軸６３との間に効果的に導かれることになり、簡単かつ部品点数を少なくした潤滑構造で、吸気側ロッカアーム３１と、第１および第２リンクアーム５８，５９との連結部、ならびに第２リンクアーム５９および可動支軸６０間をともに潤滑して円滑な動弁作動を保証することができる。

コントロールシャフト６１は、一列に並ぶ複数気筒に共通に機関本体１１に支承される単一のものであり、吸気側ロッカアーム３１の両側に配置されるウエブ６１ａ，６１ａと、両ウエブ６１ａ，６１ａの基端部外面に直角に連なって機関本体１１に回動可能に支承されるジャーナル部６１ｂ，６１ｂと、両ウエブ６１ａ，６１ａ間を結ぶ連結部６１ｃとを各気筒毎に有してクランク形状に構成される。

このコントロールシャフト６１は、その回動軸線すなわちジャーナル部６１ｂ…の軸線に沿う方向から見てその少なくとも一部、この実施例ではウエブ６１ａ…の一部が第２リンクアーム５８と重ねるように配置されるものであり、可動支軸６０は、両ウエブ６１ａ，６１ａ間を結ぶようにしてコントロールシャフト６１に連結される。

コントロールシャフト６１の各ジャーナル部６１ｂ…は、機関本体１１のシリンダヘッド１４に結合される上部ホルダ３８…およびホルダ３７のうちコントロールシャフト６１の軸方向一端側のホルダ３７を除く他の上部ホルダ３８′…と、上部ホルダ３８に下方から結合される下部ホルダ７７…（図１および図４参照）との間で回動可能に支承されるとともに前記ホルダ３７で回動可能に支承される。下部ホルダ７７…は、上部ホルダ３８…に締結されるようにしてシリンダヘッド１４とは別体に形成される。

しかも上部および下部ホルダ３８…，７７…と、ジャーナル部６１ｂ…との間にはローラベアリング７９…が介装されるものであり、このローラベアリング７９…は、複数のウエブ６１ａ，６１ａ…および連結部６１ｃ…を有して複数気筒に共通なコントロールシャフト６１のジャーナル部６１ｂ…と、上部および下部ホルダ３８…，７７…との間に介装するために半割り可能とされる。

ところで、上部および下部ホルダ３８…，７７…とホルダ３７とには、コントロールシャフト６１のウエブ６１ａ…側に突出するコントロールシャフト用支持ボス部８０…が、前記ジャーナル部６１ａを貫通せしめるべく形成される。一方、吸気側カムホルダ４１…を協働して構成すべく相互に結合された上部ホルダ３８…、ホルダ３７およびキャップ３９…には、吸気側カムシャフト３０を貫通せしめるカムシャフト用支持ボス部８１…が吸気側ロッカアーム３１…に向けて突出するようにして形成されており、上部ホルダ３８…およびホルダ３７には、コントロールシャフト用支持ボス部８０…およびカムシャフト用支持ボス部８１…間を結ぶリブ８２…が一体に突設される。

前記リブ８２…内には、ローラベアリング７９…側にオイルを導く通路８３…が、上部ホルダ３８…，３８′の上面の凹部７０…に通じるようにして設けられる。

ところで、排気側動弁装置３３が排気側ロッカアーム３６の揺動支持部を、排気側ロッカアーム３６の排気弁２１…への連動、連結部よりも外側に配置するようにしてシリンダヘッド１４に配設されるのに対し、上記吸気側動弁装置２８は、その吸気側ロッカシャフト５７および可動支軸６０…を、吸気側ロッカアーム３１…の吸気弁２０…への連動、連結部よりも内側に配置するようにしてシリンダヘッド１４に配設される。

しかも吸気側および排気側動弁装置２８，３３間でシリンダヘッド１４には、燃焼室１７に臨むようにしてシリンダヘッド１４に取付けられる点火プラグ８６を挿入せしめるプラグ筒８７が取付けられるのであるが、このプラグ筒８７は、上方に向かうにつれて排気側動弁装置３３に近接するように傾斜して配置される。

而して吸気側動弁装置２８におけるコントロールシャフト６１は、吸気弁２０…と、前記プラグ筒８７…との間で、連結部６１ｃ…外面を前記プラグ筒８７…に対向させるようにして配置されることになるが、連結部６１ｃ…の外面には、プラグ筒８７…との干渉を回避するための逃げ溝８８…が形成される。

ところで吸気弁２０…が閉弁状態にあるときに第２リンクアーム５９を吸気側ロッカアーム３１に連結する第２連結軸６３は、コントロールシャフト６１のジャーナル部６１ｂ…と同軸上にあり、コントロールシャフト６１がジャーナル部６１ｂ…の軸線まわりに揺動すると、可動支軸６０はジャーナル部６１ｂ…の軸線を中心とする円弧上を移動することになる。

図３で明示するように、コントロールシャフト６１の軸方向一端側で該コントロールシャフト６１を回転自在に支承するホルダ３７の下部には、ローラベアリング７９を介してコントロールシャフト６１のジャーナル部６１ｂを挿通、支持するための支持孔１１０がが設けられる。

一方、コントロールシャフト６１の回動範囲を機械的に規制する回動規制機構１１１が前記コントロールシャフト６１と、機関本体１１側の前記ホルダ３７との間に設けられ、該回動規制機構１１１は、前記コントロールシャフト６１において前記ホルダ３７に対向するウエブ６１ａからホルダ３７側に突出した規制ピン１１２と、該規制ピン１１２を挿入すべくホルダ３７に設けられる規制孔１１３とで構成されており、規制孔１１３は、前記コントロールシャフト６１の回転軸線すなわちジャーナル部６１ｂの軸線を中心とした円弧状に形成されて、コントロールシャフト６１の回転軸線を通る鉛直軸線が前記規制孔１１３のどこかを通過するようにして、コントロールシャフト６１の軸受部の下方に配置される。

而してコントロールシャフト６１の軸受部を潤滑するオイルは下方の前記規制孔１１３に流れ込み易く、規制ピン１１２が移動する際の摺動抵抗を減らすことができ、コントロールシャフト６１の応答性向上に寄与することができる。また規制孔１１３は剛性の高いホルダ３７に設けられるので規制ピン１１２の安定した作動を保証することができる。

図９および図１０において、コントロールシャフト６１が備えるジャーナル部６１ｂ…の１つは、ヘッドカバー１５に設けられた支持孔８９から突出するものであり、このジャーナル部６１ｂがアクチュエータ１１５で駆動される。すなわち前記回動規制機構１１１は、アクチュエータ１１５に最も近いホルダ３７およびコントロールシャフト６１間に設けられるものであり、コントロールシャフト６１の捩れが回動規制機構１１に与える影響を軽減することができる。

該アクチュエータ１１５は、前記ジャーナル部６１ｂの先端に基端部が固定されるコントロールアーム９１と、該コントロールアーム９１を回動駆動する動力を発揮する駆動源としての電動モータ６２とを備える。

前記電動モータ６２により回転するねじ軸９２にナット部材９３が噛み合っており、ナット部材９３にピン９４で一端を枢支された連結リンク９５の他端が、ピン９６，９６を介してコントロールアーム９１に連結される。したがって電動モータ６２を作動せしめると、回転するねじ軸９２に沿ってナット部材９３が移動し、ナット部材９３に連結リンク９５を介して連結されたコントロールアーム９１によってジャーナル部６１ｂ…の軸線まわりにコントロールシャフト６１が揺動することで、可動支軸６０が変位することになる。

ヘッドカバー１５の外壁面に、例えばロータリエンコーダのようなセンサ９７が設けられており、そのセンサ軸９７ａの先端にセンサアーム９８の一端が固定される。コントロールアーム９１には、その長手方向に沿って直線状に延びるガイド溝９９が形成されており、そのガイド溝９９にセンサアーム９８の他端に設けた連結軸１００が摺動自在に嵌合する。

ねじ軸９２、ナット部材９３、ピン９４、連結リンク９５、ピン９６，９６、コントロールアーム９１、回転角センサ９７、センサアーム９８および連結軸１００は、シリンダヘッド１４およびヘッドカバー１５の側面にボルト１０２…で取付けられるケース１０１内に収納され、ケース１０１の開放端面を覆うカバー１０３がねじ部材１０４…でケース１０１に取付けられる。

前記リフト可変機構３２において、電動モータ６２でコントロールアーム９１が図９で示す位置から反時計方向に回動すると、コントロールアーム９１に連結されたコントロールシャフト６１も反時計方向に回動し、可動支軸６０が下降する。この状態で吸気側カムシャフト３０の吸気側動弁カム２９でローラ５０が押圧されると、吸気側ロッカシャフト５７、第１連結軸５１、第２連結軸６３および可動支軸６０を結ぶ四節リンクが変形して吸気側ロッカアーム３１が下方に揺動し、タペットねじ４９，４９が吸気弁２０のステム２０ａ…を押圧し、吸気弁２０…を低リフトで開弁する。

電動モータ６２でコントロールアーム９１が図９の実線位置に回動すると、コントロールアーム９１に連結されたコントロールシャフト６１が時計方向に回動し、可動支軸６０が上昇する。この状態では吸気カムシャフト３０の吸気側動弁カム２９でローラ５０が押圧されると、前記四節リンクが変形して吸気側ロッカアーム３１が下方に揺動し、タペットねじ４９，４９が吸気弁２０…のステム２０ａを押圧し、吸気弁２０…が高リフトで開弁する。

ところで、前記センサ９７の出力は、図１１で示すように、制御ユニットＣに入力され、制御ユニットＣはセンサ９７の検出値をフィードバックしつつ電動モータ６２の作動量を制御する。

しかも制御ユニットＣは、回動規制機構１１１で前記コントロールシャフト６１を一方向規制端に規制した状態を初期位置として前記センサ９７の出力を学習するものであり、内燃機関の始動時に回動規制機構１１１でコントロールシャフト６１を一方向規制端に回動するまで電動モータ６２を作動せしめ、その際に前記学習を実行する。

また制御ユニットＣは、回動規制機構１１１でコントロールシャフト６１を一方向規制端に規制する際に、電動モータ６２の作動を他の時に比べて緩やかにするものである。

次にこの実施例の作用について説明すると、吸気弁２０…の開弁リフト量を連続的に変化させるためのリフト可変機構３２において、第１および第２リンクアーム５８，５９の一端部は、一対の吸気弁２０…に連動、連結される弁連結部３１ａを有する吸気側ロッカアーム３１に並列して相対回動可能に連結され、第１リンクアーム５８の他端部が機関本体１１に支持される吸気側ロッカシャフト５７で回動可能に支承され、第２リンクアーム５９の他端部は変位可能な可動支軸６０で回動可能に支承されている。

したがって可動支軸６０を無段階に変位させることで吸気弁２０…のリフト量を無段階に変化させることが可能であり、スロットル弁を不要として吸気量を制御することが可能である。しかも第１および第２リンクアーム５８，５９の一端部が吸気側ロッカアーム３１に回動可能として直接連結されており、両リンクアーム５８，５９を配置するスペースを少なくして動弁装置のコンパクト化を図ることができ、吸気側動弁カム２９からの動力が吸気側ロッカアーム３１のローラ５０に直接伝達されるので吸気側動弁カム２９に対する優れた追従性を確保することができる。また吸気側カムシャフト３０の軸線に沿う方向での吸気側ロッカアーム３１、第１および第２リンクアーム５８，５９の位置をほぼ同一位置に配置することができ、吸気側カムシャフト３１の軸線に沿う方向での吸気側動弁装置２８のコンパクト化を図ることができる。

また第１リンクアーム５８の一端部は第１連結軸５１を介して吸気側ロッカアーム３１に回動可能に連結され、ローラ５０が第１連結軸５１を介して吸気側ロッカアーム３１に軸支されるので、第１リンクアーム５８の一端部の吸気側ロッカアーム３１への回動可能な連結、ならびに前記ローラ５０の吸気側ロッカアーム３１への軸支を共通の第１連結軸５１で達成するようにして、部品点数の低減化を図るとともに吸気側動弁装置２８をよりコンパクト化することができる。

吸気側および排気側動弁装置２８，３３のうちリンク可変機構３２を備える吸気側動弁装置２８では、吸気側ロッカシャフト５７および可動支軸６０が、吸気側ロッカアーム３１の吸気弁２０…への連動、連結部よりも内側に配置され、排気側動弁装置３３が備える排気側ロッカアーム３６の揺動支持部が、排気側ロッカアーム３６および排気弁２１…の連動、連結部よりも外側に配置されているので、燃焼室１７をコンパクト化して良好な燃焼を得るべく吸気弁２０…および排気弁２１…の挟み角α（図１参照）を小さく設定しても、シリンダヘッド１４の大型化を回避しつつ吸気側および排気側動弁装置２８，３３の相互干渉を回避することができる。

また排気側動弁装置３３は、排気側動弁カム３４を有する排気側カムシャフト３５と、排気側動弁カム３５に従動して揺動すべく排気側ロッカシャフト４３を介して機関本体１１に揺動可能に支承されるとともに排気弁２１…に連動、連結される排気側ロッカアーム３６とを備え、吸気側および排気側動弁装置２８，３３間に配置されるプラグ筒６８が、上方に向かうにつれて排気側動弁装置３３に近接するように傾斜してシリンダヘッド１４に取付けられているので、プラグ筒６８を吸気側および排気側動弁装置２８，３３との干渉を回避するように配置して、シリンダヘッド１４全体のより一層のコンパクト化に寄与することができる。

ところで吸気側動弁装置２８のリンク可変機構３２において、可動支軸６０が連結されるコントロールシャフト６１は、クランク形状に構成されるものであり、コントロールシャフト６１をコンパクト化した上で該コントロールシャフト６１の支持剛性を高め、吸気弁２０…のリフト量可変制御を精密に行うことが可能となる。しかもコントロールシャフト６１は、吸気側ロッカアーム３１の両側に配置されるウエブ６１ａ，６１ａと、両ウエブ６１ａ，６１ａの基端部外面に直角に連なって機関本体１１に回動可能に支承されるジャーナル部６１ｂ，６１ｂと、両ウエブ６１ａ、６１ａ間を結ぶ連結部６１ｃとを有してクランク形状に構成され、可動支軸６０が、両ウエブ６１ａ，６１ａ間を結ぶようにしてコントロールシャフト６１に連結されるので、コントロールシャフト６１への可動支軸６０の連結強度を高めることができる。またコントロールシャフト６１は、吸気側ロッカアーム３１の両側で機関本体１１に支承されるものであり、両持ち支持によりコントロールシャフト６１の支持剛性をより高め、吸気弁２０…のリフト量可変制御をより精密に行うことが可能となる。

また単一の前記コントロールシャフト６１が、一列に並ぶ複数気筒に共通にして機関本体１１に支承されるので、部品点数の増大を回避して内燃機関Ｅのコンパクト化を図ることができる。しかも第２リンクアーム５９およびコントロールシャフト６１は、コントロールシャフト６１の回動軸線に沿う方向から見てその少なくとも一部を重ねるように配置されるので、吸気弁２０…のリフト量を可変とするためのリフト可変機構３２をコンパクト化することができる。

しかも電動モータ６２の作動を制御する制御ユニットＣが、回動規制機構１１１でコントロールシャフト６１を一方向規制端に機械的に規制した状態を初期位置としてセンサ９７の出力を学習するので、温度変化や劣化等所定値のずれに応じてセンサ９７の出力を補正することができ、温度変化や劣化等に起因したセンサ９７の出力の誤差を補正して動弁制御精度を高めることができる。

また制御ユニットＣは、内燃機関Ｅの始動時に回動規制機構１１１でコントロールシャフト６１を一方向規制端に回動するまで電動モータ６２を作動せしめ、その際に前記学習を実行するものであるので、内燃機関Ｅの始動毎にセンサ９７の出力を補正して、より正確な動弁制御を実行することができる。

さらに制御ユニットＣは、回動規制機構１１１でコントロールシャフト６１を一方向規制端に規制する際に、電動モータ６２の作動を他の時に比べて緩やかにするので、コントロールシャフト６１を一方向規制端に機械的に規制する際の衝撃を緩和して耐久性を高めることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

内燃機関の部分縦断面図であって図２の１−１線断面図である。 図１の２矢視図である。 図２の３−３線断面図である。 図１の要部拡大図である。 吸気側ロッカアームを図４の５矢視方向からみた底面図である。 図４の６−６線断面図である。 リフト可変機構の斜視図である。 図４の８−８線断面図である。 図２の９−９線矢視図である。 図９の１０矢視方向から見た斜視図である。 制御系を示すブロック図である。

符号の説明

１１・・・機関本体
２０・・・機関弁である吸気弁
３２・・・リフト可変機構
６１・・・コントロールシャフト
６２・・・電動モータ
９７・・・センサ
１１１・・・回動規制機構
１１２・・・規制ピン
１１３・・・規制孔
１１５・・・アクチュエータ

Claims (4)

1. コントロールシャフト（６１）を有するとともに該コントロールシャフト（６１）の回動に応じて機関弁（２０）のリフト量を変化させることを可能としたリフト可変機構（３２）と、前記コントロールシャフト（６１）の回動量を検出するセンサ（９７）と、該センサ（９７）の検出値をフィードバックしつつ前記コントロールシャフト（６１）を回動駆動する動力を発揮する電動モータ（６２）を有して機関本体（１１）の外壁に取付けられるアクチュエータ（１１５）とを備える内燃機関のリフト可変動弁装置において、前記コントロールシャフト（６１）の回動範囲を機械的に規制する回動規制機構（１１１）が前記コントロールシャフト（６１）および機関本体（１１）間に設けられ、前記電動モータ（６２）の作動を制御する制御ユニット（Ｃ）が、前記回動規制機構（１１１）で前記コントロールシャフト（６１）を一方向規制端に規制した状態を初期位置として前記センサ（９７）の出力を学習することを特徴とする内燃機関のリフト可変動弁装置。
2. 前記制御ユニット（Ｃ）は、内燃機関の始動時に前記回動規制機構（１１１）でコントロールシャフト（６１）を一方向規制端に回動するまで前記電動モータ（６２）を作動せしめ、その際に前記学習を実行することを特徴とする請求項１記載の内燃機関のリフト可変動弁装置。
3. 前記制御ユニット（Ｃ）は、前記回動規制機構（１１１）で前記コントロールシャフト（６１）を一方向規制端に規制する際に、前記電動モータ（６２）の作動を他の時に比べて緩やかにすることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関のリフト可変動弁装置。
4. 前記回動規制機構（１１１）は、前記コントロールシャフト（６１）に突設される規制ピン（１１２）と、該規制ピン（１１２）を挿入して前記コントロールシャフト（６１）の軸線を中心とする円弧状の規制孔（１１３）とで構成され、該規制孔（１１３）が前記コントロールシャフト（６１）の軸受部の下方に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のリフト可変動弁装置。

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