WO2004031541A1

WO2004031541A1 - 内燃機関の動弁装置

Info

Publication number: WO2004031541A1
Application number: PCT/JP2003/011042
Authority: WO
Inventors: Yutaka Inomoto; Masahiro Kuroki; Takashi Tsutsumizaki; Kazuya Tanabe
Original assignee: Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2004-04-15
Also published as: EP1548239B1; BR0306518B1; BR0306518A; JP4024121B2; DE60326155D1; US6990938B2; US20050161010A1; MXPA04004538A; CN100338340C; EP1548239A1; MY137829A; JP2004124740A; CN1596334A; EP1548239A4

Abstract

　吸気弁および排気弁の最大リフト量が小さいときに、負のバルブオーバラップ期間を大きくすることが可能な内燃機関の動弁装置を提供する。動弁装置Ｖは、吸気弁７・排気弁８の作動特性を変更する吸気側・排気側特性可変機構Mi，Meを備える。各特性可変機構Mi，Meは、カム軸13と一体に回転する制御カム14と、カム軸13に枢支されるホルダ15をカム軸13を中心に揺動させる電動モータ30と、ホルダ15に枢支されて制御カム14により揺動させられるサブロッカレバー16と、ホルダ15およびサブロッカレバー16の揺動によりカム軸13を中心に揺動させられてメインロッカレバー10，11を揺動させる動弁カム18とを備える。電動モータ30は、吸気弁７の最大リフト量が小さくなるにつれて開弁時期が遅角されると同時に、排気弁８の最大リフト量が小さくなるにつれて閉弁時期が進角されるように、ホルダ15を揺動させる。

Description

内燃機関の動弁装置技術分野

本発明は、内燃機関の吸気弁および排気弁を開閉作動させる動弁装置に関し、詳細には、吸気弁および排気弁の最大リフト量を変更すると同時に、吸気弁の開弁時期および排気弁の閉弁時期を明変更する特性可変機構を備える動弁装置に関する。

田背景技術

吸気弁および排気弁の最大リフト量を変更すると同時に、吸気弁の開弁時期および排気弁の閉弁時期を変更する可変機構を備える内燃機関は公知であり、この内燃機関の動弁装置として、日本国特開 2 0 0 0 - 3 7 2 1号公報に開示されたものが知られている。この動弁装置は、クランク軸に連動して回転する駆動軸に固定された偏心カムと、該偏心カムの外周に回転可能に嵌合されたリング状リンクと、駆動軸とほぼ平行に配置された制御軸に偏心して固定された制御カムの外周に回転可能に嵌合されると共にリング状リンクに一端部で枢着されるロッカレバーと、駆動軸に回転可能に嵌合すると共に口ッ力レバーの他端部にリンクを介して連結された揺動カムとを備える。

吸気弁および排気弁を開閉作動する揺動カムは、制御軸が機関運転状態に応じて回転されて、ロッカレパーの揺動中心と駆動軸の回転中心との距離が変更されることにより、吸気弁および排気弁の最大リフト量と作動角とを変更するように揺動する。そして、制御軸は、吸気弁および排気弁の最大リフト量が小さくなるにつれて、最大リフト時期が、吸気弁では遅角側に移動し、排気弁では進角側に移動するように回転制御される。この結果、吸気弁の開弁時期が、その閉弁時期の進角の幅よりも大きな幅で遅角され、排気弁の閉弁時期が、その開弁時期の遅角の幅よりも大きな幅で進角されて、燃焼室内に残留する燃焼ガスを利用した燃費の改善および排気の清浄化が可能になる。

一方、 SAE TECHN I CAL PAPER SER I ES, 2000-01-12 21, Ronald J. Pierik and James F. Burkhard 「Design and Development of a Mechanical Variable Valve Actuation Systemj (March 6-9, 2000) には、吸気弁の最大リフト量が小さくなるにつれて、その開弁時期が進角される可変機構を備える内燃機関の動弁装置が開示されている。ここでは、吸気弁は可変機構を備える動弁装置で開閉され、排気弁は特性可変機構を備えない動弁装置により開閉される。可変機構は、クランク軸と同期するカム軸に設けられた入力カムと、カム軸に枢支された出力カムと、カム軸に枢支されたフレームと、一端部で出力カムに枢着されたリンクと、入力カムに接触するローラを有すると共に一端部でフレームに枢支され他端部でリンクに枢着されたロッカレバーと、フレームを揺動させる制御シャフトとを備える。そして、吸気弁の最大リフト量が小さくなるにつれて、開弁時期がほぼ同じ時期に保たれる一方、閉弁時期が進角される。ところで、前記特開 2000 - 3721号公報に開示された動弁装置では、最大リフト時期の移動角度は、制御軸により制御カムが回転したときに、ロッカレパーの摇動中心が、駆動軸の回転中心に対して回転する角度により決定される。しかしながら、ロッカレバーは、揺動カムが支持される駆動軸から離れて位置する制御軸に固定された制御力ムに回転可能に支持されているので、ロッカレバーの揺動中心の、駆動軸の回転中心周りの回転角度は、制御カムの偏心量に依存して、小さな値にとどまる。そのため、吸気弁の開弁時期の大幅な遅角および排気弁の閉弁時期の大幅な進角を行わせて、排気行程からそれに引き続く吸気行程にかけて排気弁が閉弁してから吸気弁が開弁するまでの期間（以下、負のパルプォ —パラップ期間という。）を大きくして、より多くの燃焼ガスを燃焼室に残留させることは困難である。

また、前記 SAE TECHN I CAL PAPER SER I ES, 2000-0 卜 1221に開示された動弁装置では、排気弁の動弁装置に閉弁時期を変更する機構が設けられていないうえ、吸気弁は、最大リフト量が変更される場合にも開弁時期が殆ど変化しないように開閉作動するため、バルブオーバラップ期間は殆ど変化せず、多くの燃焼ガスを燃焼室に残留させることは困難である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、吸気弁および排気弁の最大リフト量が小さいときに、負のパルプオーバラップ期間を大きくすることが可能な動弁装置を提供することを主目的とする。また、本発明は、吸気弁および排気弁の作動特性を変更する特性可変機構をコンパクト化し、さらに構造を簡単にすること、および特性可変機構によりデコンプ作動を行わせることをも目的とする。発明の開示

上記目的の達成のため、本発明は、吸気弁を開閉作動すべく前記吸気弁に当接可能な吸気側カムフォロアと、排気弁を開閉作動すべく前記排気弁に当接可能な排気側力ムフォロアと、前記吸気弁および前記排気弁の作動特性をそれぞれ変更する吸気側特性可変機構および排気側特性可変機構とを備える内燃機関の動弁装置において、前記各特性可変機構は、前記内燃機関のクランク軸に連動して回転するカム軸と、前記カム軸と一体に回転する制御カムと、前記カム軸に枢支されるホルダと、前記ホルダをカム軸を中心にして揺動させる駆動手段と、前記ホルダに枢支されて前記制御力ムにより揺動させられるロッカレパーと、前記ロッ力レバ一を介して伝達される前記ホルダの揺動および前記ロッカレバーの揺動により前記カム軸を中心にして揺動させられて前記吸気側カムフォロアまたは前記排気側力ムフォ口ァを作動させる動弁力ムとを備え、前記吸気側特性可変機構および前記排気側特性可変機構の前記駆動手段は、前記吸気弁の最大リフト量が小さくなるにつれてその開弁時期が遅角されると同時に、前記排気弁の最大リフト量が小さくなるにつれてその閉弁時期が進角されるように、ぞれぞれ前記ホルダを揺動させる内燃機関の動弁装置を提供する。

これにより、両特性可変機構において、吸気弁の開弁時期の遅角量および排気弁の閉弁時期の進角量を決める口ッ力レバーの、カム軸周りの揺動中心の回転角度は、動弁カムが枢支されるカム軸に枢支されて駆動手段により揺動されるホルダの回転角度と一致するので、カム軸周りのロッカレバーの揺動中心の回転角度の変更量を大きく設定することができる。したがって、負のバルブオーバラップ期間を大きくすることができて、燃焼室内での燃焼ガスの残留量、すなわち内部

E G R量を大幅に多くすることができる。

この結果、本発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、カム軸と一体に回転する制御カムと、カム軸に枢支されるホルダと、ホルダをカム軸を中心にして揺動させる駆動手段と、ホルダに枢支されて制御カムにより揺動させられる口ッカレバ一と、ホルダの揺動およびロッカレバーの揺動により揺動させれて吸気側カムフォロアまたは排気側カムフォロアを作動させる動弁カムとを備える吸気側特性可変機構および排気側特性可変機構は、吸気弁の最大リフト量が小さくなるにつれてその開弁時期が遅角されると同時に、排気弁の最大リフト量が小さくなるにつれてその閉弁時期が進角されるように、ぞれぞれホルダをカム軸を中心に揺動させることにより、カム軸周りのロッカレパ一の揺動中心の回転角度の変更量を大きく設定することができるので、排気弁の閉弁時期の進角量および吸気弁の開弁時期に進角量を大きくすることにより、負のバルブオーバラップ期間を大きくすることができる。これにより、燃焼室内での燃焼ガスの残留量を大幅に多くすることができるので、燃焼室内に残留する燃焼ガスにより窒素酸化物の生成が抑制され、さらに残留燃焼ガスの熱による燃料の気化が促進されることにより、燃焼性が向上すると共に炭化水素（H C) の排出が抑制されて、排気エミッションが改善され、さらにボンピンダロスが減少して燃費が改善される。本発明の内燃機関の動弁装置においては、前記吸気側特性可変機構および前記排気側特性可変機構において、前記カム軸は共通の 1つのカム軸であり、前記駆動手段は共通の 1つの駆動手段であるようにすることができる。

これにより、吸気側および排気側特性可変機構で、カム軸および駆動手段が共有され、その結果、次の効果が奏される。すなわち、吸気側特性可変機構および排気側特性可変機構において、カム軸は共通の 1つのカム軸であり、駆動手段は共通の 1つの駆動手段であることにより、吸気側および排気側特性可変機構がコンパクトになり、さらに構造が簡単になるうえ、コスト削減ができる。

本発明の内燃機関の動弁装置において、前記駆動手段は、前記内燃機関の圧縮行程時に、前記吸気側特性可変機構および前記排気側特性可変機構の前記ホルダを、それぞれ前記動弁カムにより前記吸気弁および前記排気弁が開弁するデコンプ位置に揺動させるように構成するのが好ましい。。

これにより、ホルダが、ロッカレバーを介して動弁カムを揺動させて、動弁力ムが吸気弁および排気弁をデコンブ開度で開弁させる。この結果、次の効果が奏される。すなわち、駆動手段は、内燃機関の圧縮行程時に、吸気側特性可変機構および排気側特性可変機構のホルダを、それぞれ動弁カムにより吸気弁および排気弁が開弁するデコンブ位置に揺動させることにより、ホルダにより揺動させられた動弁カムが、デコンブ開度で吸気弁および排気弁を開弁させるので、デコンプ作動を行うための機構を別途設けることなくデコンプ作動を行わせることがでぎる。

好ましくは、前記駆動手段は、逆回転可能のモータと、モータにより直線駆動される駆動部材と、駆動部材と前記ホルダを連結するリンクとを備えるようにする。

前記ホルダは、前記カム軸にその軸線方向に間隔をおいて当該軸線周りで揺動可能に支持された 1対のプレー卜と、これらのプレートを当該軸線方向に連結しかつ前記口ッカレバーのホルダへの枢支軸を構成する支持軸とにより構成することがァぁできる。

また、前記制御カムおよび動弁カムが、前記 1対のプレートの間で前記カム軸に支持されるようにするの好適である。

前記ロッカレバーは、その一端で前記ホルダに枢支され、その他端でリンクを介して前記動弁カムに枢着され、その途中部分に前記制御カムの作用を受ける部分を有するように構成するのが好ましい。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施例を示し、本発明の動弁装置を備える内燃機関において、図 2の概略 I a _ I aでの動弁装置の矢視図およびシリンダへッドの断面図であり、カム軸ホルダの概略 I b— I bでの断面図である。図 2は、図 1の概略 I I— I Iでの断面図である。

図 3は、図 1の動弁装置の制御カムの正面図である。

図 4 Aは、図 1の動弁装置の排気側特性可変機構において、互いに連結された状態のサブロッカレバー、リンクおよび動弁カムの正面図である。

図 4 Bは、図 4 Aの B— Bでの断面図である。

図 5は、図 1の動弁装置の吸気側特性可変機構の一部の、図 2の V— Vでの矢視図であり、吸気弁が高リフト量で開弁されるときの状態を示す。

図 6は、図 5と同様の図であり、吸気弁が低リフト量で開弁されるときの状態を示す。

図 7は、図 5と同様の図であり、吸気弁がデコンブ開度で開弁されるときの状態を示す。

図 8は、図 1の動弁装置により作動される吸気弁および排気弁の作動特性を示すグラフである。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施例を図 1ないし図 8を参照して説明する。

図 1 , 図 2を参照すると、本発明の実施例の動弁装置 Vが適用される内燃機関は、小型車両や自動二輪車に搭載される S OH C型の単気筒 4ストローク内燃機関である。図 1に示すように、前記内燃機関は、ピストン（図示されず）が往復動自在に嵌合されるシリンダ孔が形成されたシリンダ（図示されず）の上端に結合されるシリンダへッド 1と、シリンダへッド 1の上端に結合されるへッドカバ一 2とを備える。シリンダヘッド 1には、その下面に燃焼室 3が形成され、さらに燃焼室 3にそれぞれ開口する吸気ポート 4および排気ポート 5が形成される。吸気ポート 4の吸気口および排気ポート 5の排気口は、シリンダへッド 1に往復動自在に支持されて弁ばね 6により常時閉弁方向に付勢される吸気弁 7および排気弁 8によりそれぞれ開閉される。そして、吸気弁 7および排気弁 8は動弁装置 Vにより開閉作動される。この動弁装置 Vは、電動モータ 30を除いて、シリンダへッド 1とへッドカバ一 2とで形成される動弁室 9内に配置される。吸気ポート 4の入口が開口するシリンダへッド 1の一側面 1 aには、吸入された空気に液体燃料を供給する燃料供給装置および形成された混合気を吸気ポー卜 4 に導く吸気管とを備える吸気装置が取り付けられる。また、排気ポート 5の出口が開口するシリンダへッド 1の他側面 l bには、燃焼室 3から排気ポート 5を通つて流出する排気ガスを前記内燃機関の外部に導く排気管を備える排気装置が取り付けられ.る。

そして、吸気弁 7が開弁して、前記ピストンが下降する吸気行程で吸気ポート 4から燃焼室 3内に吸入された混合気は、圧縮行程で上昇する前記ピストンにより圧縮された後、点火栓（図示されず）により点火されて燃焼し、膨張行程で燃焼ガスの圧力により下降する前記ピストンが、コンロッドを介して前記クランク軸を回転駆動する。燃焼ガスは、排気行程で排気ガスとして燃焼室 3から排気ポート 5に排出される。

動弁装置 Vは、吸気弁 7を開閉作動すべくその弁ステム 7aの先端部に当接する吸気側力ムフォロアとしての吸気側メインロッカレバ一 10と、排気弁 8を開閉すベくその弁ステム 8aの先端部に当接する排気側カムフォロアとしての排気側メインロッ力レバ一 1 1とを有する。動弁装置 Vはさらに、図 2に示すように、吸気弁 7および排気弁 8の作動特性、ここではリフト量および開閉時期を変更する吸気側特性可変機構 M iおよび排気側特性可変機構 Meとを備える。

吸気側メインロッカレバ一 10は、その中央部の被支持部 10aにおいて、固定力ム軸ホルダ Hに固定された口ッカ軸 12に揺動自在に支持されている。また、吸気側メインロッカレバー 10は、その一端部の作用部 10bにおいて弁ステム 7aに当接し、その他端部のローラ 10c (図 5参照）において動弁カム 18にころがり接触する。ローラ 10cは、後述する動弁カム 18との接触部として機能する。前記排気側メインロッカレバー 1 1は、その中央部の被支持部 1 1 aにおいてカム軸ホルダ Hに固定される他の口ッカ軸 12に揺動自在に支持され、その一端部の作用部 l i bにおいて弁ステム 8aに当接し、その他端部のローラ 1 1 cにおいて動弁カム 18にころがり接蝕する。口一ラ 1 1 cは、動弁カム 18との接触部として機能する。

吸気側特性可変機構 Miおよび排気側特性可変機構 Meは、基本的に同一の構造を有するため、以下では、主に吸気側特性可変機構 Miについて説明し、必要がある場合には排気側特性可変機構 Meに関連する部材を括弧内に記す。

図 5を併せて参照すると、吸気側特性可変機構 Miは、排気側特性可変機構 Meと共有される 1つのカム軸 13と、カム軸 13と一体に回転する制御カム 14と、カム軸 13に枢支されるホルダ 15と、へッドカパー 2に固定されてホルダ 15をカム軸 13のまわりに揺動させる駆動手段 D (図 1 , 図 2 ) と、ホルダ 15に枢支されて制御力ム 14により揺動させられるサブロッカレパ一 16と、一端部でサブロッカレパー 16 に枢着されるリンク 17と、カム軸 13に枢支されてリンク 17の他端部に枢着される動弁カム 18と、サブロッカレバ一 16を制御力ム 14に当接するように付勢する付勢部材としての捩りコィルばねからなるばね 19とを備える。

そして、動弁カム 18は、ホルダ 15がカム軸 13に対して揺動しないときに、リンク 17を介して伝達されるサブロッカレバ一 16の揺動によりカム軸 13を中心にして揺動させられて吸気側メインロッカレバ一 10 (排気側メインロッカレバ一 11) を揺動させて、吸気弁 7 (排気弁 8 ) を開閉作動させる。また、動弁カム 18は、ホルダ 15が駆動手段 Dにより揺動させられるとき、サブロッカレバー 16およびリンク 17を介して伝達されるホルダ 15の揺動によりカム軸 13を中心にして揺動させられる。

図 2に示すように、カム軸 13は、その両端部に配置された玉軸受からなる軸受 20を介して、シリンダへッド 1と該シリンダへッド 1に結合されるカム軸ホルダ Hとに保持されることにより、シリンダへッド 1に回転自在に支持されている。また、カム軸 13は、伝動機構を介して伝達される前記クランク軸の動力により、該クランク軸に連動してその 1 Z 2の回転速度で同期して回転駆動される。カム軸 13の一端部に一体に結合された力ムスプロケット 21は、前記クランク軸に設けられた駆動スプロケットおよびそれら 2つのスプロケットに掛け渡される夕イミングチェーンと共に前記伝動機構を構成する。

図 3を参照すると、制御カム 14はカム軸 13に圧入されて固定されていて、そのカム面を規定するベース円部 14aと該ベース円部 14aから径方向に突出するカム山部 14bとを有する。そして、制御カム 14は、少なくとも吸気行程において吸気弁 7を開弁させるようにクランク角に対する作動角の範囲が設定され、前記カム面に常時押し付けられているサブ口ッカレパー 16を揺動させ、揺動するサブ口ッカレバー 16がリンク Πを介して動弁カム 18を揺動させる。

図 2を参照すると、ホルダ 15は、カム軸 13の回転軸線 L1の方向 A1 (以下、回転軸線方向 A1という）に離隔した 1対の支持部としての 1対の第 1，第 2プレート 15 a, 15bと、各プレート 15a, 15bに圧入されて装着され、プレ一ト 15a, 15bを力ム軸 13に対して揺動自在に支持するための玉軸受からなる軸受 21と、第 1，第 2 プレート 15a, 15bの回転軸線方向 Mでの間隔を規定すると共にサブロッカレバー 16を枢支する支持軸としての円筒状のカラー 15cと、カラー 15cに揷通されて両プレート 15a, 15bを一体に結合するリベット 15dとを備える。

さらに、第 1プレート 15aには、第 1プレート 15aに後述するリンク 36を枢着すベく、該リンク 36を枢支する支持軸としてのカラ一 15eが、該カラ一 15eに揷通されるリベット 15 fにより固定される。また、第 2プレート 15bには、ばね 19の一端が係止されるピン 15gが設けられる。

図 4 Aおよび図 4 Bを併せて参照すると、サブロッカレパー 16は、その中央部の、制御カム 14に接蝕する接触部としてのローラ 16aにおいて制御カム 14ところがり接蝕し、一端部の被支持部 16bにおいてカラ一 15cに揺動自在に支持され、他端部の連結部 16cにおいてリンク 17の一端部に固定された連結ピン 22に枢支される。それゆえ、サブロッカレパー 16は制御カム 14の回転によりカラ一 15cを揺動中心として揺動する。

さらに、サブロッカレパー 16には、カラ一 15cの外周を囲んで配置されるばね 1 9の他端部が係止されるピン 16dが設けられる。そして、ばね 19により、サブロッカレパー 16のローラ 16aが制御カム 14に常時押し付けられると共に、サブロッカレバー 16、リンク 17および動弁カム 18に作用する慣性力によるサブロッカレパ一 16のバタツキが防止される。

図 2に示すように、リンク 17は、回転軸線方向 A1で制御カム 14に隣接し、このリンク 17の他端部には連結ピン 23 (図 4 A, 図 4 B ) が固定され、連結ピン 23に動弁カム 18が枢支される。動弁カム 18は、ニードル軸受からなる軸受 24を介して揺動自在にカム軸 13に支持され、この動弁カム 18は、図 4 Aに示すように、軸受 24を保持する円環状の保持部 18aと、リンク Πに連結ピン 23により枢着される連結部 18bとを有し、その外周面の一部にカム面 Sが形成される。このカム面 Sは、吸気弁 7 (排気弁 8 ) を閉弁状態に保つベース部 18cと、ベース部 18cに連続して径方向に突出するカム山部 18dとにより規定される。カム山部 18dは、吸気弁 7 (排気弁 8 ) を吸気側メインロッカレパー 10 (排気側メインロッカレバー 11) を介して開弁させるためのもので、このカム山部 18dは、カム軸 13の回転方向に次第に吸気弁 7 (排気弁 8 ) のリフト量が大きくなる形状を有する。

それゆえ、カム軸 13または制御カム 14周りのホルダ 15およびサブ口ッ力レバ一 16の、カム軸 13の回転方向 R (図 5参照）での回転位置が変化しないとき、動弁カム 18がカム軸 13の回転方向 Rに回転するにつれて、吸気弁 7 (排気弁 8 ) の開弁期間が短くなり、しかもその最大リフト量が小さくなる。

そして、ホルダ 15、制御カム 14、サブロッカレバー 16、リンク Πおよび動弁力ム 18がカム軸 13に装着された状態で、図 2に示されるように、回転軸線方向 A1での第 1，第 2プレート 15a, 15bの間には、制御カム 14、サブロッカレパー 16、リンク 17、ばね 19および動弁カム 18が配置される。

図 1 , 図 2を参照すると、吸気側特性可変機構 Miおよび排気側特性可変機構 Me において共用される 1つの駆動手段 Dは、へッドカパ一2の外面に固定されるァクチユエ一タとしての逆回転可能な電動モータ 30 (図 1 ) と、該電動モータ 30により駆動される駆動部材としての駆動ロッド 32と、電動モー夕 30の回転を駆動口ッド 32に伝達する伝達機構 31とを備える。動弁室 9内に配置される伝達機構 31は、へッドカバー 2を貫通して動弁室 9内に延びる電動モータ 30の回転軸 30aにより回転駆動されるウォーム 31aと、ウォーム 31 aと嚙合するウォームホイール 31b とから構成される。

ウォームホイ一ル 31bと駆動ロッド 32との間には、ウォームホイ一ル 31bの回転運動を駆動ロッド 32の直線往復動に変換する運動変換機構として送りネジ機構が設けられる。この送りネジ機構を構成するため、ウォームホイール 31bの内周面には雌ネジ部 31cが形成され、駆動ロッド 32の外周面には雌ネジ部 31cと螺合する雄ネジ部 32cが形成される。ウォームホイール 31bは、カム軸ホルダ Hに玉軸受からなる軸受 33を介して回転自在に支持され、駆動ロッド 32は、カム軸ホルダ Hに形成された貫通孔 34を通じて、動弁室 9内で進出移動および後退移動が可能である。

図 5に示すように、駆動ロッド 32とホルダ 15との間には、駆動ロッド 32の運動をホルダ 15に伝達して、カム軸 13を中心にしてホルダ 15を揺動させる伝達機構 35 を構成するリンク 36が設けられる。リンク 36は、前述のようにその一端部で第 1 プレート 15aに枢着されると共に、その他端部で、駆動ロッド 32に固定された連結ピン 37に枢支されることにより、駆動ロッド 32に枢着される。

電動モータ 30は、前記内燃機関の負荷、回転速度、始動時、前記クランク軸の回転位置であるクランク角、カム軸 13の回転位置であるカム角などの前記内燃機関の機関運転状態を検出する各種の機関運転状態検出センサ、さらに電動モー夕 30の作動状態を検出する作動状態検出センサとしてのポテンショメータ 38 (図 1 ) からの検出信号が入力される制御装置 50 (図 2 ) により制御される。

電動モータ 30の回転量、回転方向、回転時期および停止時期などの作動状態は、機関運転状態と電動モータ 30の駆動制御内容との関係が予め設定された制御マップに基づいて、機関運転状態に応じて制御される。それゆえ、駆動ロッド 32の位置が変更されると、ホルダ 15、さらにはサブロッカレバー 16の揺動中心であるカラ一 15cおよび動弁カム 18のそれぞれのカム軸 13周りの位置、すなわち、揺動位置が、機関運転状態に応じて変更される。そして、電動モ一夕 30の実際の作動状態は、ウォームホイール 31bと嚙合して回転駆動される検出ロッド 38aを有するポテンショメ一夕 38によるウォームホイ一ル 31bの回転量および回転方向の検出を通じて検出され、このポテンショメ一夕 38からの検知信号が制御装置 50にフィ ―ドバックされる。

そして、前記制御マップでは、電動モー夕 30による駆動量（回転量）でもある駆動ロッド 32の移動量、したがってカム軸 13 (またはカム軸 13の回転軸線 L1) 周りのホルダ 15の回転角度 α (図 6 , 図 7参照）は、図 8に示すように設定される。すなわち、回転角度 0；は、サブロッカレパー 16の揺動中心および動弁カム 18の、カム軸 13周りの回転角度に等しい。以下、回転角度を位相制御角度 αという。位相制御角度ひは、図 8から分かるように、吸気側特性可変機構 Miにより最大リフト量および開閉時期が変更される吸気弁 7が、その最大リフト量が連続的に小さくなるにつれて、開弁時期が連続的に遅角される一方で閉弁時期が一定またはほぼ一定に保たれると同時に、排気側特性可変機構 Meにより最大リフト量および開閉時期が変更される排気弁 8が、その最大リフト量が連続的に小さくなるにつれて、閉弁時期が連続的に進角される一方で開弁時期が一定またはほぼ一定に保たれるような値になるように設定されている。

さらに、この制御マップでは、駆動ロッド 32の移動量が、前記内燃機関の始動時の圧縮行程時に、馬動ロッド 32により吸気側および排気側特性可変機構 Mi， Me のホルダ 15、さらには動弁カム 18を、回転方向 R (図 5参照）とは逆方向に回転させて、吸気側および排気側メインロッカレバ一 10, 1 1のロ一ラ10(；， 1 1 cに動弁カム 18のカム山部 18dが接触して、吸気弁 7および排気弁 8が小開度のデコンプ開度で開弁するように設定されている。

次に、前述のように構成された実施例の作用について説明する。

例えば高負荷運転域などの吸気量が多い前記内燃機関の運転域では、吸気弁 7 および排気弁 8は、例えば図 8の実線の曲線 T1で示されるように、大きい最大リフト量および長い開弁期間で開弁され、バルブオーバラップ期間も大きくされて、高出力運転が可能となる。

そして、例えば低負荷運転域や低速運転域などの吸気量が少ない運転域では、図 8の例えば一点鎖線の曲線 T3や点線の'曲線 T4で示されるように、吸気弁 7の最大リフト量および開弁期間を短くして、多量の燃焼ガスを燃焼室 3内に残留させるために、排気弁 8の閉弁時期を早め、吸気弁 7の開弁時期を遅らせるように、吸気側および排気側特性可変機構 M i , Meが作動する。

具体的な動作は次のとおりである。なお、吸気側特性可変機構 Miは排気側特性可変機構 Meと同時にかつ同様に作動するので、以下では、図 1，図 5〜図 8を参照して、主として吸気側特性可変機構 Miについて説明し、排気側特性可変機構 Me については対応部分を括弧内に記して説明を省略する。図 5に示される吸気量が多い運転域にあって、高リフト量で吸気弁 7 (排気弁 8 ) が開弁されるときの吸気側特性可変機構 Mi (排気側特性可変機構 Me) の状態から、図 6に示される吸気量が少ない運転域にあって、低リフト量で吸気弁 7 ( 排気弁 8 ) が開弁されるときの状態への移行は次のようにして行われる。

制御装置 50により制御された電動モータ 30により、ウォーム 31 aおよびウォームホイール 31 bが回転駆動されて、前記送りネジ機構により駆動ロッド 32が動弁室 9内で進出移動する。このとき、駆動ロッド 32は、リンク 36を介してホルダ 15 を回転方向 Rにカム軸 13の周りに、前記制御マップにより設定された位相制御角度ひだけ回転させ、同時にサブロッカレパー 16、リンク 17および動弁カム 18が、カム軸 13の周りに同じ位相制御角度 αだけ回転方向 Rに回転する。これにより、カム軸 13と共に回転する制御カム 14により揺動させられるサブロッカレバ一 16の揺動角度に対応して、ローラ 10c (ローラ 1 1 c) と接触する範囲内の動弁カム 18のカム面 S (図 4 A参照）は、吸気量が多い運転域のときに比べて、ベース部 18c で口一ラ 10c (ローラ 1 1 c) と接触する割合が多くなり、カム山部 18dでローラ 10c

(ローラ 1 1 c) と接触する割合が少なくなつて、その分、吸気弁 7 (排気弁 8 ) の最大リフト量が小さくなり、開弁期間が短くなる。

しかも、このとき、サブロッカレバ一 16は、制御カムの周りに位相制御角度 αだけ回転方向 Rに回転した位置を占めているので、その分、吸気量が多い運転域のときに比べて、吸気弁 7 (排気弁 8 ) の開弁時期（閉弁時期）が遅角（進角 ) される一方、閉弁時期（開弁時期）は同じまたはほぼ同じ時期に保たれる。このため、図 8において、回転方向 Rでのホルダ 15の位相制御角度ひがより大きくなるときの曲線 Τ2、 Τ3、 Τ4の推移で示されるように、回転方向 Rでのホルダ 15の位相制御角度ひが大きくなるほど、吸気弁 7および排気弁 8の最大リフト量が小さくなり、開弁期間が短くなると共に、排気弁 8の閉弁時期が大きく進角され、同時に吸気弁 7の開弁時期が大きく遅角されることにより、バルブオーバラップ期間が短くなり、負のバルブオーバラップ期間 Ρが大きくなつて、多量の燃焼ガスが燃焼室 3内に残留するようになる。

さらに、始動時の圧縮行程時には、図 7に示されるように、電動モータ 30が駆動ロッド 32を後退移動させることにより、ホルダ 15を回転方向 Rとは逆方向に回転させる。そして、回転するホルダ 15により、サブロッカレバー 16およびリンク 17を介して動弁カム 18を回転方向 Rとは逆方向に回転させて、カム山部 18bに吸気側および排気側メインロッカレバ一 10, 1 1のローラ 10c， 1 1 cを接触させて、前記デコンブ開度で吸気弁 7および排気弁 8を開弁させる。これにより、圧縮圧力が低減されて、始動が容易になる。

以下、前述の実施例の効果について説明する。

吸気側特性可変機構 M iおよび排気側特性可変機構 Meは、カム軸 13と一体に回転する制御カム 14と、カム軸 13に枢支されるホルダ 15をカム軸 13を中心に揺動させる駆動手段 Dと、ホルダ 15に枢支されて制御カム 14により揺動させられるサブ口ッカレパー 16と、ホルダ 15の揺動およびサブ口ッ力レバー 16の揺動により揺動させられて吸気側メインロッ力レバ一 10または排気側メインロッ力レバー 1 1を作動させる動弁カム 18とを備える。そして、吸気側特性可変機構 Miおよび排気側特性可変機構 Meでは、吸気弁 7の最大リフト量が小さくなるにつれてその開弁時期が遅角されると同時に、排気弁 8の最大リフト量が小さくなるにつれてその閉弁時期が進角されるように、ぞれぞれホルダ 15を力ム軸 13を中心に揺動させることにより、吸気弁 7の開弁時期の遅角量および排気弁 8の閉弁時期の進角量を決めるサブロッカレパー 16の、カム軸 13周りの揺動中心の位相制御角度ひは、動弁カム 18が枢支されるカム軸 13に枢支されて駆動手段 Dにより揺動されるホルダ 15の位相制御角度 αと一致するので、カム軸 13周りのサブ口ッカレバ一 16の揺動中心の位相制御角度ひの変更量を大きく設定することができる。したがって、排気弁 8 の閉弁時期の進角量および吸気弁 7の開弁時期に進角量を大きくすることにより、負のパルプオーバラップ期間を大きくすることができ、その結果、燃焼室 3内での燃焼ガスの残留量、すなわち内部 E G R量を大幅に多くすることができ、これにより、燃焼室 3内に残留する燃焼ガスにより燃焼温度が低下して窒素酸化物の生成が抑制され、さらに残留燃焼ガスの熱による燃料の気化が促進され、それにより、燃焼性が向上すると共に炭化水素（H C ) の排出が抑制されて、排気ェミッションが改善され、さらにボンピンダロスが減少して燃費が改善される。吸気側特性可変機構 Miおよび排気側特性可変機構 Meにおいて、カム軸 13は共通の 1つのカム軸であり、駆動手段 Dは共通の 1つの駆動手段であることにより、吸気側および排気側特性可変機構 Mi, Meで、カム軸 13および駆動手段 Dが共有され、したがって、吸気側および排気側特性可変機構 Mi , Meがコンパクトになり、さらに構造が簡単になるうえ、コスト削減ができる。

電動モータ 30により駆動されて移動する駆動ロッド 32は、前記内燃機関の圧縮行程時に、吸気側特性可変機構 Mi, Meおよび排気側特性可変機構 Mi , Meのホルダ 15を、それぞれ動弁力ム 18により吸気弁 7および排気弁 8が開弁するデコンプ位置に揺動させることにより、ホルダ 15により揺動させられた動弁カム 18が、前記デコンプ開度で吸気弁 7および排気弁 8を開弁させるので、デコンプ作動を行うための機構を別途設けることなくデコンプ作動を行わせることができる。

以下、前述した実施例の一部の構成を変更した実施例について、変更した構成に関して説明する。

カムフォロアは、前記実施例ではロッカレバ一であったが、リフ夕またはスィングアームであってもよい。また、カム軸は、吸気側カム軸および排気側カム軸の 1対のカム軸から構成されてもよく、さらに駆動機構は、吸気側特性可変機構 Miおよび排気側特性可変機構 Meにそれぞれ 1つずつ設けられてもよい。

前記内燃機関は、単気筒であつたが、多気筒であってもよく、その場合には、気筒毎に 1つの駆動手段 Dを共有する吸気側および排気側特性可変機構 Mi, Meが設けられる。

Claims

請求の範囲

1 . 吸気弁を開閉作動すべく前記吸気弁に当接可能な吸気側カムフォロアと、排気弁を開閉作動すベく前記排気弁に当接可能な排気側力ムフォロアと、前記吸気弁および前記排気弁の作動特性をそれぞれ変更する吸気側特性可変機構および排気側特性可変機構とを備える内燃機関の動弁装置において、

前記各特性可変機構は、前記内燃機関のクランク軸に連動して回転するカム軸と、前記カム軸と一体に回転する制御カムと、前記カム軸に枢支されるホルダと、前記ホルダをカム軸を中心にして揺動させる駆動手段と、前記ホルダに枢支されて前記制御カムにより揺動させられるロッカレバ一と、前記ロッカレバ一を介して伝達される前記ホルダの揺動および前記ロッカレパーの揺動により前記力ム軸を中心にして揺動させられて前記吸気側力ムフォロアまたは前記排気側力ムフォロアを作動させる動弁力ムとを備え、前記吸気側特性可変機構および前記排気側特性可変機構の前記駆動手段は、前記吸気弁の最大リフト量が小さくなるにつれてその開弁時期が遅角されると同時に、前記排気弁の最大リフ卜量が小さくなるにつれてその閉弁時期が進角されるように、ぞれぞれ前記ホルダを揺動させることを特徵とする内燃機関の動弁装置。

2 . 前記吸気側特性可変機構および前記排気側特性可変機構において、前記力ム軸は共通の 1つのカム軸であり、前記駆動手段は共通の 1つの駆動手段であることを特徴とする請求項 1記載の内燃機関の動弁装置。

3 . 前記駆動手段は、前記内燃機関の圧縮行程時に、前記吸気側特性可変機構および前記排気側特性可変機構の前記ホルダを、それぞれ前記動弁カムにより前記吸気弁および前記排気弁が開弁するデコンプ位置に揺動させように構成されていることを特徴とする請求項 2記載の内燃機関の動弁装置。

4 . 前記駆動手段は、逆回転可能のモー夕と、モータにより直線駆動される駆動部材と、駆動部材と前記ホルダを連結するリンクとを備えることを特徴とする請求項 1記載の内燃機関の動弁装置。

5 . 前記ホルダは、前記カム軸にその軸線方向に間隔をおいて当該軸線周りで揺動可能に支持された 1対のプレートと、これらのプレートを当該軸線方向に連結しかつ前記ロッカレバーのホルダへの枢支軸を構成する支持軸とを備えることを特徴とする請求項 1記載の内燃機関の動弁装置。

6 . 前記制御カムおよび動弁カムが、前記 1対のプレートの間で前記カム軸に支持されていることを特徴とする請求項 5記載の内燃機関の動弁装置。

7 . 前記ロッカレパーが、その一端で前記ホルダに枢支され、その他端でリンクを介して前記動弁カムに枢着され、その途中部分に前記制御カムの作用を受ける部分を有することを特徴とする請求項 1記載の内燃機関の動弁装置。