(57)【要約】【課題】エンジンバルブの開弁中にピンが抜けたときの損傷を抑制する。【解決手段】内燃機関の可変動弁装置は可変機構を備え、可変機構は、カムシャフトに固設された第１および第２カムと、第１および第２ロッカーアームと、ロッカーアームの連結状態を切り替えるピンおよびピン穴を有した連結機構とを備える。第１状態Ｊ１のとき、ピンはピン穴から抜け、エンジンバルブは第１カムのカムプロファイルに従う作動特性とされる。第２状態Ｊ３のとき、ピンはピン穴に挿入され、エンジンバルブは第２カムのカムプロファイルに従う作動特性とされる。第２状態のときの第２上り区間β３は第１状態のときの第１上り区間β１よりも進角側に設定される。第２上り区間の上り始め部分β３Ａの所定時期αＡのバルブリフト変化率γ３Ａは、第１上り区間の上り始め部分β１Ａの同一時期のバルブリフト変化率γ１Ａより大きい。【選択図】図７
2020143637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンバルブの作動特性を切り替えるために第１状態と第２状態に切替可能な可変機構を備え、
前記可変機構は、
カムシャフトと、
前記カムシャフトに固設されカムプロファイルの異なる第１カムおよび第２カムと、
前記第１カムおよび前記第２カムにそれぞれ対応して設けられた第１ロッカーアームおよび第２ロッカーアームと、
前記第１ロッカーアームおよび前記第２ロッカーアームの連結状態を切り替えるための連結機構であって、前記第１ロッカーアームおよび前記第２ロッカーアームの一方に出没可能に設けられたピンと、他方に設けられたピン穴とを有する連結機構と、
を備え、
前記第１状態のとき、前記ピンは前記ピン穴から抜け、前記エンジンバルブは、前記第１カムのカムプロファイルに従う作動特性とされ、
前記第２状態のとき、前記ピンは前記ピン穴に挿入され、前記エンジンバルブは、前記第２カムのカムプロファイルに従う作動特性とされ、
前記第２状態のとき、前記エンジンバルブのバルブリフト量が増大する第２上り区間は、前記第１状態のときの第１上り区間よりも進角側に設定され、
（ａ）前記第２上り区間の上り始め部分の所定時期のバルブリフト変化率が、前記第１上り区間の上り始め部分の同一時期のバルブリフト変化率より大きく、または（ｂ）前記第２上り区間の上り終わり部分の所定時期のバルブリフト変化率が、前記第１上り区間の上り終わり部分の同一時期のバルブリフト変化率より大きく、または（ｃ）前記第２上り区間の上り始め部分と上り終わり部分の所定時期のバルブリフト変化率が、前記第１上り区間の上り始め部分と上り終わり部分の同一時期のバルブリフト変化率よりそれぞれ大きい
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
前記第１状態のときと前記第２状態のときとで最大バルブリフト量は等しく、
前記第２状態のときには前記第１状態のときよりも最大バルブリフト期間が遅角側に延長される
請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は内燃機関の可変動弁装置に係り、特に、内燃機関の吸気弁または排気弁（これらを総称してエンジンバルブという）の作動特性を可変にするための可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンバルブの作動特性（例えばバルブタイミング、バルブリフト量、作用角の少なくとも一つ）を可変にするための可変動弁装置が公知である。かかる可変動弁装置において、エンジンバルブの作動特性を切り替えるために少なくとも第１状態と第２状態に切替可能な可変機構を備えたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−５１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
可変機構において、二つのロッカーアームをピンで連結したり連結解除したりすることにより、第１状態と第２状態を切り替えるものがある。こうした可変機構では通常、切替時に一方のロッカーアームに内蔵されたピンを油圧により押し出し、他方のロッカーアームのピン穴に挿入し、二つのロッカーアームを連結する。
【０００５】
しかし、切替直後にピンがピン穴に完全に挿入されないまま、エンジンバルブが駆動されることがある。そしてこのとき、エンジンバルブの開弁中にピンがピン穴から抜け、エンジンバルブが急激に閉弁方向に動作し、バルブシート等に衝突して、エンジンバルブに損傷を与える虞がある。
【０００６】
そこで本開示は、上記事情に鑑みて創案され、その目的は、エンジンバルブの開弁中にピンがピン穴から抜けたときでもエンジンバルブの損傷を抑制することができる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一の態様によれば、
エンジンバルブの作動特性を切り替えるために第１状態と第２状態に切替可能な可変機構を備え、
前記可変機構は、
カムシャフトと、
前記カムシャフトに固設されカムプロファイルの異なる第１カムおよび第２カムと、
前記第１カムおよび前記第２カムにそれぞれ対応して設けられた第１ロッカーアームおよび第２ロッカーアームと、
前記第１ロッカーアームおよび前記第２ロッカーアームの連結状態を切り替えるための連結機構であって、前記第１ロッカーアームおよび前記第２ロッカーアームの一方に出没可能に設けられたピンと、他方に設けられたピン穴とを有する連結機構と、
を備え、
前記第１状態のとき、前記ピンは前記ピン穴から抜け、前記エンジンバルブは、前記第１カムのカムプロファイルに従う作動特性とされ、
前記第２状態のとき、前記ピンは前記ピン穴に挿入され、前記エンジンバルブは、前記第２カムのカムプロファイルに従う作動特性とされ、
前記第２状態のとき、前記エンジンバルブのバルブリフト量が増大する第２上り区間は、前記第１状態のときの第１上り区間よりも進角側に設定され、
（ａ）前記第２上り区間の上り始め部分の所定時期のバルブリフト変化率が、前記第１上り区間の上り始め部分の同一時期のバルブリフト変化率より大きく、または（ｂ）前記第２上り区間の上り終わり部分の所定時期のバルブリフト変化率が、前記第１上り区間の上り終わり部分の同一時期のバルブリフト変化率より大きく、または（ｃ）前記第２上り区間の上り始め部分と上り終わり部分の所定時期のバルブリフト変化率が、前記第１上り区間の上り始め部分と上り終わり部分の同一時期のバルブリフト変化率よりそれぞれ大きい
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置が提供される。
【０００８】
好ましくは、前記第１状態のときと前記第２状態のときとで最大バルブリフト量は等しく、
前記第２状態のときには前記第１状態のときよりも最大バルブリフト期間が遅角側に延長される。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、エンジンバルブの開弁中にピンがピン穴から抜けたときでもエンジンバルブの損傷を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】可変動弁装置の一部の構成を示す概略平面図である。
【図２】バルブタイミングの変化の様子を示すバルブリフト線図である。
【図３】可変機構の第１状態を示す図である。
【図４】可変機構の第３状態を示す図である。
【図５】可変機構の第２状態を示す図である。
【図６】制御マップを示す図である。
【図７】第１状態および第３状態のバルブリフトカーブを詳細に示すバルブリフト線図である。
【図８】上り始め部分の所定時期におけるバルブリフト変化率を示す図７の拡大図である。
【図９】上り終わり部分の所定時期におけるバルブリフト変化率を示す図７の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。
【００１２】
図１には、本実施形態の可変動弁装置の一部の構成を示す。図１は、シリンダヘッドを上方から見たときの概略平面図である。
【００１３】
本実施形態の内燃機関（エンジン）は、トラック、バス等の大型車両に搭載される多気筒ディーゼルエンジンであり、具体的には直列６気筒ディーゼルエンジンである。但し車両およびエンジンの用途、形式、種類等は限定されず任意である。
【００１４】
クランクシャフト（図示せず）からの回転駆動力が、ギヤ機構等からなる動力伝達機構（図示せず）を通じてカムシャフト１に伝達される。本実施形態のエンジンは、２本のカムシャフトで吸気弁および排気弁をそれぞれ駆動するＤＯＨＣ（Double OverHead Camshaft）エンジンであり、図示するカムシャフト１は、吸気弁３を開閉駆動するための吸気カムシャフトである。但し付加的または代替的に、本開示を、排気弁（図示せず）を駆動するための排気カムシャフトに適用してもよい。吸気弁および排気弁を総称してエンジンバルブという。
【００１５】
便宜上、カムシャフト１の中心軸Ｃ１の方向（軸方向）における一端側（図１の左側）を前、他端側（図１の右側）を後とする。これら前後方向は、エンジンおよび車両の前後方向と一致する（エンジンは縦置きされる）。但し必ずしも一致しなくてもよい。前方から順に＃１気筒〜＃６気筒が配置される。図１はそのうちの１気筒分の構成を示す。
【００１６】
可変動弁装置は、吸気弁３の作動特性を切り替えるために第１状態と第２状態に切替可能な可変機構５と、可変機構５を切り替えるために可変機構５に供給される流体圧を制御するための流体圧制御装置（後述）とを備える。本実施形態の場合、吸気弁３の作動特性とはバルブタイミングと作用角のことをいう。また流体圧は油圧であり、本実施形態では流体もしくは作動流体としてエンジン潤滑オイルが使用される。以下、流体圧制御装置を油圧制御装置と言い換えるものとする。
【００１７】
可変機構５に関し、カムシャフト１には、バルブスプリング２の付勢力に抗じて吸気弁３を開弁する三つのカム４Ａ，４Ｂ，４Ｃが気筒毎に固設される。吸気弁３は１気筒当たりに二つ設けられ、これら二つの吸気弁３がバルブブリッジ８により同時に開閉されるようになっている。吸気弁３の開弁時には、三つのカム４Ａ，４Ｂ，４Ｃの一部およびロッカーアーム９により、バルブブリッジ８が、バルブスプリング２の付勢力に抗じて下方（図１の紙面厚さ方向裏側に向かう方向）に押し下げられる。他方、吸気弁３の閉弁時には逆に、バルブスプリング２の付勢力によってバルブブリッジ８が上方（図１の紙面厚さ方向表側に向かう方向）に押し上げられる。
【００１８】
三つのカムすなわち第１カム４Ａ、第２カム４Ｂおよび第３カム４Ｃは、それぞれ異なるカムプロファイルを有し、吸気弁３のバルブタイミングおよび作用角の両方を三段階に切り替えるようになっている。すなわち本実施形態の可変機構５は、第１状態と第２状態と第３状態の三段階に切替可能である。
【００１９】
また可変機構５は、ロッカーアーム９を含み、ロッカーアーム９は、三つのカム４Ａ，４Ｂ，４Ｃにそれぞれ対応した１気筒当たりに三つのロッカーアームすなわち第１ロッカーアーム９Ａ、第２ロッカーアーム９Ｂおよび第３ロッカーアーム９Ｃを含む。これらロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃは前後方向に互いに隣接され、共通のロッカーシャフト１８に回動可能に支持される。Ｃ２はロッカーシャフト１８の中心軸を示す。これらカムおよびロッカーアームの軸方向の配列順序は任意であるが、本実施形態では後方から順に第２、第１、第３とされる。
【００２０】
ロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃにはロッカーローラ１９が回転可能に設けられ、ロッカーローラ１９はカム４Ａ，４Ｂ，４Ｃに常時当接される。また、第１ロッカーアーム９Ａのみに、バルブブリッジ８の上面部に係合される延在部２０が設けられる。第１ロッカーアーム９Ａに対する第２および第３ロッカーアーム９Ｂ，９Ｃの連結状態を切り替えることにより、バルブタイミング等を三段階に切り替えるようになっている。
【００２１】
図３にも詳しく示すように、ロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃの連結状態を切り替えるための連結機構が設けられる。ロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃの内部にはピン穴２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃが設けられ、これらピン穴２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃには、ロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃの連結状態を切り替えるための四つのピン２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｂ，２１Ｃが軸方向移動可能かつ出没可能に設けられている。また第２ロッカーアーム９Ｂの内部には、四つのピン２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｂ，２１Ｃを纏めて前方に付勢可能なバネ２２が設けられている。ピン２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｂ，２１Ｃの位置は、第１および第３ロッカーアーム９Ａ，９Ｃの内部にそれぞれ設けられた第１および第３ロッカー通路２３Ａ，２３Ｃに油圧を給排することにより、制御される。
【００２２】
ロッカーシャフト１８の内部には、各気筒の第１ロッカー通路２３Ａに連通された第１シャフト通路１４Ａと、各気筒の第３ロッカー通路２３Ｃに連通された第３シャフト通路１４Ｃとが設けられる。これらシャフト通路１４Ａ，１４Ｃに供給される油圧が油圧制御装置により制御されることにより、各気筒の第１および第３ロッカー通路２３Ａ，２３Ｃの油圧が同時に制御され、ひいては各気筒のピン２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｂ，２１Ｃの位置、さらには各気筒の第１〜第３ロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃの連結状態が同時に切り替えられる。
【００２３】
可変機構５は、吸気弁３のバルブタイミングおよび作用角の両方を、図２に示すような三つの状態、すなわち第１状態Ｓ１、第２状態Ｓ２および第３状態Ｓ３の何れかに段階的に切り替えるように構成されている。ここでバルブタイミングには、エンジンバルブが開弁を開始する開タイミングと、エンジンバルブが閉弁を終了する閉タイミングとの両方が含まれる。また作用角とは、エンジンバルブが開弁している（すなわちバルブリフト量ＶＬがゼロより大きくなっている）クランク位相期間またはカム位相期間をいう。
【００２４】
本実施形態では、第１状態Ｓ１、第２状態Ｓ２および第３状態Ｓ３のときの最大バルブリフト量ＶＬｍａｘは等しい。また第１状態Ｓ１から第３状態Ｓ３に向かうにつれ、最大バルブリフト期間（バルブリフト量ＶＬが最大バルブリフト量ＶＬｍａｘとなっている期間）は遅角側に段階的に延長される。ここでは便宜上、開タイミングα１から、第１状態Ｓ１のバルブリフト量ＶＬが最大バルブリフト量ＶＬｍａｘに達するタイミング（第１最大リフトタイミングという）α２までのバルブリフトカーブが、何れの状態でも同じであるとする。第１最大リフトタイミングα２以降、第１状態Ｓ１では即座に閉弁が開始され、第２状態Ｓ２では最大バルブリフト量ＶＬｍａｘが第２所定期間Δα２だけ維持された後に閉弁が開始され、第３状態Ｓ３では最大バルブリフト量ＶＬｍａｘがさらに長い第３所定期間Δα３だけ維持された後に閉弁が開始される。そして第１状態Ｓ１の閉タイミングはα３、第２状態Ｓ２の閉タイミングはα３より遅角側のα４、第３状態Ｓ３の閉タイミングはα４より遅角側のα５とされる。第１状態Ｓ１の作用角はα１〜α３までの期間、第２状態Ｓ２の作用角はより長いα１〜α４までの期間、第３状態Ｓ３の作用角はさらに長いα１〜α５までの期間である。従って本実施形態では、最大バルブリフト量ＶＬｍａｘが一定とされる一方で、閉タイミングと作用角が三段階に変化させられる。なお閉弁開始タイミングから閉弁終了タイミング（閉タイミング）までのバルブリフトカーブの形状は何れの状態でも同じである。
【００２５】
第１〜第３ロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃの外形状は実質的に同一である。これに対し、第１〜第３カム４Ａ，４Ｂ，４Ｃのカムプロファイルは、それぞれ第１〜第３状態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に対応した異なるカムプロファイルに設定されている。
【００２６】
バルブタイミングおよび作用角の第１〜第３状態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に対応した可変機構５の各状態を第１〜第３状態Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３とする。可変機構５は、これら第１〜第３状態Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３の何れかに切替可能である。
【００２７】
第１状態Ｓ１で吸気弁３を駆動する場合、図３に示すように、後述する油圧制御装置により第１ロッカー通路２３Ａに圧力流体としての圧油が供給され、第３ロッカー通路２３Ｃから圧油が排出される。すると、ピン２１Ａａ，２１Ａｂが互いに離反するように前後方向に移動され、ピン２１Ｂがバネ２２の付勢力に抗じて後方に押し付けられ、ピン２１Ｃが前方に押し付けられる。すると、ピン２１Ａａ，２１Ａｂはピン穴２４Ａ内に完全に挿入され、ピン穴２４Ａから突出しない状態となる。同様に、ピン２１Ｂはピン穴２４Ｂ内に完全に挿入されて突出せず、ピン２１Ｃはピン穴２４Ｃ内に完全に挿入されて突出しない状態となる。ピン２１Ａａの後端面とピン２１Ａｂの前端面とが、第１ロッカーアーム９Ａの後端面と前端面に面一に配置され、ピン２１Ｂの前端面が第２ロッカーアーム９Ｂの前端面に面一に配置され、ピン２１Ｃの後端面が第３ロッカーアーム９Ｃの後端面に面一に配置される。これにより第１ロッカーアーム９Ａは、第２ロッカーアーム９Ｂおよび第３ロッカーアーム９Ｃと非連結の状態となり、第１カム４Ａの動作のみが第１ロッカーアーム９Ａを通じて吸気弁３に伝達される。そして他の第２および第３ロッカーアーム９Ｂ，９Ｃは単に第２および第３カム４Ｂ，４Ｃの動作に追従して空振り動作（ロストモーション）するだけとなる。こうして吸気弁３は、第１カム４Ａのカムプロファイルに従う作動特性とされ、第１カム４Ａのカムプロファイルに従って第１状態Ｓ１で作動する。
【００２８】
次に、第３状態Ｓ３で吸気弁３を駆動する場合、図４に示すように、第３ロッカー通路２３Ｃに圧油が供給され、第１ロッカー通路２３Ａから圧油が排出される。すると、ピン２１Ｃが油圧により後方に押し出されて第３ロッカーアーム９Ｃから突出し、第１ロッカーアーム９Ａのピン穴２４Ａ内に挿入される。これにより第３ロッカーアーム９Ｃが第１ロッカーアーム９Ａに連結される。他方、残りのピン２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｂは、バネ２２の付勢力に抗じてピン２１Ｃにより後方に押し出され、ピン２１Ａａとピン２１Ｂは第１状態Ｓ１のときと同じ位置に位置される。これにより、第１ロッカーアーム９Ａと第２ロッカーアーム９Ｂは非連結の状態となる。従って吸気弁３は、一体となった第１および第３ロッカーアーム９Ａ，９Ｃを介して、実質的に第３カム４Ｃによって開閉駆動される。吸気弁３は、第３カム４Ｃのカムプロファイルに従う作動特性とされ、第３カム４Ｃのカムプロファイルに従って第３状態Ｓ３で作動する。
【００２９】
次に、第２状態Ｓ２で吸気弁３を駆動する場合、図５に示すように、第１ロッカー通路２３Ａおよび第３ロッカー通路２３Ｃから圧油が排出される。すると、ピン２１Ｂがバネ２２により前方に押し出されて第２ロッカーアーム９Ｂから突出し、第１ロッカーアーム９Ａのピン穴２４Ａ内に挿入される。これにより第２ロッカーアーム９Ｂが第１ロッカーアーム９Ａに連結される（図１はこの状態を示す）。他方、残りのピン２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｃはピン２１Ｂにより前方に押し出され、ピン２１Ａｂとピン２１Ｃは第１状態Ｓ１のときと同じ位置に位置される。これにより、第１ロッカーアーム９Ａと第３ロッカーアーム９Ｃは非連結の状態となる。従って吸気弁３は、一体となった第１および第２ロッカーアーム９Ａ，９Ｂを介して、実質的に第２カム４Ｂによって開閉駆動される。吸気弁３は、第２カム４Ｂのカムプロファイルに従う作動特性とされ、第２カム４Ｂのカムプロファイルに従って第２状態Ｓ２で作動する。
【００３０】
次に、油圧制御装置の構成を説明する。図３に示すように、油圧制御装置は、オイルタンクをなすオイルパン１０と、オイルパン１０からオイルを吸引し圧油として吐出する油圧ポンプ１１と、油圧ポンプ１１からロッカーシャフト１８に向かうオイル供給方向において油圧ポンプ１１の下流側に設けられた供給バルブ（ＯＳＶという）１２と、オイル供給方向においてＯＳＶ１２の下流側かつロッカーシャフト１８の上流側に設けられた切替バルブ（ＯＣＶという）１３と、ＯＳＶ１２およびＯＣＶ１３を制御するように構成された制御ユニット、回路要素（circuitry）もしくはコントローラとしての電子制御ユニット（ＥＣＵ（Electronic Control Unit）という）１００とを備える。
【００３１】
ＯＳＶ１２は、オイルの出入口をなす複数（具体的には三つ）のポート、すなわち第１供給ポートＰ１、第２供給ポートＰ２および第３供給ポートＰ３を有する。またＯＣＶ１３も、オイルの出入口をなす複数（具体的には四つ）のポート、すなわち第１切替ポートＱ１、第２切替ポートＱ２、第３切替ポートＱ３および第４切替ポートＱ４を有する。ＯＳＶ１２およびＯＣＶ１３はソレノイドバルブにより構成される。ＥＣＵ１００はエンジンの制御を司るもので、演算機能を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶媒体であるＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポート、ならびにＲＯＭおよびＲＡＭ以外の記憶装置等を含む。
【００３２】
ＯＳＶ１２において、第１供給ポートＰ１は油圧ポンプ１１の出口に接続され、第２供給ポートＰ２はＯＣＶ１３の第１切替ポートＱ１に接続され、第３供給ポートＰ３はオイルパン１０に接続されている。なお第１供給ポートＰ１と油圧ポンプ１１の間に圧油溜めとしてのオイルギャラリを設けてもよい。
【００３３】
ＯＣＶ１３において、第２切替ポートＱ２は第１シャフト通路１４Ａに接続され、第３切替ポートＱ３は第３シャフト通路１４Ｃに接続され、第４切替ポートＱ４はオイルパン１０に接続されている。
【００３４】
図３に示すように、ＯＳＶ１２がオン（ＯＮ）のとき、第１供給ポートＰ１と第２供給ポートＰ２が連通状態になる。
【００３５】
図５に示すように、ＯＳＶ１２がオフ（ＯＦＦ）のとき、第２供給ポートＰ２と第３供給ポートＰ３が連通状態になる。
【００３６】
図４に示すように、ＯＣＶ１３がオンのとき、第２切替ポートＱ２と第４切替ポートＱ４が連通状態になると共に、第１切替ポートＱ１と第３切替ポートＱ３が連通状態になる。
【００３７】
図３に示すように、ＯＣＶ１３がオフのとき、第１切替ポートＱ１と第２切替ポートＱ２が連通状態になると共に、第３切替ポートＱ３と第４切替ポートＱ４が連通状態になる。
【００３８】
図３に示すように、ＥＣＵ１００には、エンジンの回転速度、具体的には単位時間当たりのエンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）を検出する回転速度センサ１５と、アクセル開度Ａｃを検出するアクセル開度センサ１６とが接続されている。ＥＣＵ１００は、回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃの検出値に基づいて所定のマップから目標燃料噴射量Ｆを算出する。さらにＥＣＵ１００は、回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｆに基づき、図６に示すような制御マップに従って可変機構５を切り替える。このようにＥＣＵ１００は、エンジン運転状態に応じて可変機構５を切り替える。なおエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ａｃおよび目標燃料噴射量Ｆはエンジン運転状態を表すパラメータである。目標燃料噴射量Ｆはエンジンの負荷に対応する。
【００３９】
回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｆが制御マップ中の第１領域Ｒ１にあるとき、ＥＣＵ１００は可変機構５を第１状態Ｊ１に切り替える。以下同様に、ＥＣＵ１００は、回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｆが制御マップ中の第２領域Ｒ２にあるとき、可変機構５を第２状態Ｊ２に切り替え、回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｆが制御マップ中の第３領域Ｒ３にあるとき、可変機構５を第３状態Ｊ３に切り替える。
【００４０】
第１領域Ｒ１は低回転かつ低負荷側の領域、第３領域Ｒ３は高回転または高負荷側の領域、第２領域Ｒ２はそれらの間の中間領域である。第１領域Ｒ１から第３領域Ｒ３に向かうにつれ、エンジン回転数Ｎｅは高回転側となり、目標燃料噴射量Ｆは増大側、すなわちエンジン負荷は高負荷側となる。従って、エンジン回転数Ｎｅが高回転側またはエンジン負荷が高負荷側となるにつれ、可変機構５の状態は第１状態Ｊ１、第２状態Ｊ２、第３状態Ｊ３というように順次変化し、バルブタイミングおよび作用角は第１状態Ｓ１、第２状態Ｓ２、第３状態Ｓ３というように、閉タイミングが遅れる方向に順次変化する。
【００４１】
もっとも、制御マップの形は如何様にも設定でき、ここで述べた例に限られない。実機の要請に合わせて、各状態に対応するエンジン運転領域を任意に設定可能である。
【００４２】
可変機構５を第１状態Ｊ１に切り替える場合、図３に示すようにＥＣＵ１００は、ＯＳＶ１２をオン、ＯＣＶ１３をオフにする。すると、油圧ポンプ１１から吐出された圧油は第１供給ポートＰ１、第２供給ポートＰ２、第１切替ポートＱ１、第２切替ポートＱ２を順に経て第１シャフト通路１４Ａおよび第１ロッカー通路２３Ａに至る。他方、第３ロッカー通路２３Ｃおよび第３シャフト通路１４Ｃの圧油は、第３切替ポートＱ３、第４切替ポートＱ４を順に経てオイルパン１０に排出される。
【００４３】
次に、可変機構５を第３状態Ｊ３に切り替える場合、図４に示すようにＥＣＵ１００は、ＯＳＶ１２をオン、ＯＣＶ１３をオンにする。すると、油圧ポンプ１１から吐出された圧油は第１供給ポートＰ１、第２供給ポートＰ２、第１切替ポートＱ１、第３切替ポートＱ３を順に経て第３シャフト通路１４Ｃおよび第３ロッカー通路２３Ｃに至る。他方、第１ロッカー通路２３Ａおよび第１シャフト通路１４Ａの圧油は、第２切替ポートＱ２、第４切替ポートＱ４を順に経てオイルパン１０に排出される。
【００４４】
次に、可変機構５を第２状態Ｊ２に切り替える場合、図５に示すようにＥＣＵ１００は、ＯＳＶ１２をオフ、ＯＣＶ１３をオフにする。すると、第１供給ポートＰ１がどのポートにも接続されないので油圧ポンプ１１からの圧油供給は停止される。他方、第１ロッカー通路２３Ａおよび第１シャフト通路１４Ａの圧油は、第２切替ポートＱ２、第１切替ポートＱ１、第２供給ポートＰ２、第３供給ポートＰ３を順に経てオイルパン１０に排出される。また第３ロッカー通路２３Ｃおよび第３シャフト通路１４Ｃの圧油は、第３切替ポートＱ３、第４切替ポートＱ４を順に経てオイルパン１０に排出される。
【００４５】
さて、かかる可変機構５には次のような問題があることが判明した。以下、第１状態Ｊ１と第３状態Ｊ３の組み合わせを例に挙げて説明する。
【００４６】
図４に示す第３状態Ｊ３のとき、原則的にピン２１Ｃは、図示の如くピン穴２４Ａ内に完全に挿入されている。
【００４７】
しかし、第３状態Ｊ３への切替直後だと、ピン２１Ｃがピン穴２４Ａ内に完全に挿入されず、ピン穴２４Ａに中途半端に挿入され（この状態を不完全挿入という）、ピン穴２４Ａに引っ掛かった状態で吸気弁３の開弁が開始されることがある。
【００４８】
この場合、図２に示すような吸気弁３の開弁方向への動作期間（α１〜α２）と最大バルブリフト量維持期間（Δα３）とでは、ピン２１Ｃへの力の掛かり方（特に力の向き）がそれ程変化しないため、問題とならないことが多い。しかし、吸気弁３が閉弁を開始するタイミング、すなわち最大バルブリフト量維持期間（Δα３）を過ぎた直後のタイミングだと、それ以前と比べ、力の掛かり方が急変する。そのため、このタイミングでピン２１Ｃがピン穴２４Ａから抜け、吸気弁３が図２に矢印ａで示すように急激に大きく閉弁方向に動作することがある。
【００４９】
ピン２１Ｃがピン穴２４Ａから抜けると、可変機構５は図３に示した第１状態Ｊ１に突然変化する。そして吸気弁３は、第１カム４Ａのカムプロファイルに従った第１状態Ｓ１のバルブリフト量の位置ｂまで急激に閉弁動作する。その結果吸気弁３が、バルブブリッジ８と、シリンダヘッドに形成されたバルブシートとの少なくとも一方に衝突し、そのときの衝撃で損傷する虞がある。
【００５０】
図２の例は、ゼロより大きいバルブリフト量の位置ｂまで吸気弁３が閉弁動作し、吸気弁３の軸部上端がバルブブリッジ８に衝突する例である。しかし、この時点で既に第１状態Ｓ１のバルブリフト量がゼロとなっているものもあり、この場合には、吸気弁３の傘部がバルブシートに衝突するため、問題はより深刻である。
【００５１】
本実施形態では、第３状態Ｊ３のときに第１状態Ｊ１のときよりも吸気弁３の閉弁開始タイミングが大きく遅れる。このため、作用角の後半期間にある閉弁開始タイミングでピン２１Ｃが抜けてしまうと、その後の吸気弁３の閉弁方向の動作量が大きいため、必然的に衝突時の衝撃が大きくなり、吸気弁３に大きなダメージを与えてしまう。
【００５２】
なお、本実施形態のエンジンは直列６気筒エンジンであり、何れの気筒の吸気弁３も開弁していない無開弁期間が存在せず、常に何れかの気筒の吸気弁３が開弁している。そのため、ピンに負荷が掛からない無開弁期間に可変機構５の切り替えを行ってピンをできるだけ完全挿入するという制御上の解決策を採るのが困難である。
【００５３】
そこで本実施形態では、不完全挿入されたピンが抜けた場合であっても、吸気弁３の損傷を抑制できるよう、敢えて作用角の前半期間にピンが抜け易いようなタイミングを設定し、このタイミングで不完全挿入されたピンを意図的に抜くようにしている。以下、この点について説明する。
【００５４】
図７に、本実施形態における第１状態Ｓ１（Ｊ１）および第３状態Ｓ３（Ｊ３）のときの吸気弁３のバルブリフトカーブを詳細に示す。第１最大リフトタイミングα２以降のバルブリフトカーブは図２に示したものと同様である。そのタイミングα２以前の両者のバルブリフトカーブの相違に、本実施形態の特徴点がある。なお便宜上、第２状態Ｓ２（Ｊ２）のときのバルブリフトカーブは図示省略する。
【００５５】
第１状態Ｓ１（Ｊ１）のとき、開弁方向動作の開始タイミングはα１．１であり、終了タイミングはα２である。このα１．１からα２までの、バルブリフト量ＶＬが増大する区間（もしくは期間）を第１上り区間β１という。なお「上り区間」とは、理解容易のため、バルブリフトカーブが徐々に上昇する様子を模して付された名称であり、バルブリフト量ＶＬの増大に応じて徐々に（下死点側に）下降する吸気弁３の動きとは逆である点に留意されたい。
【００５６】
他方、第３状態Ｓ３（Ｊ３）のとき、開弁方向動作の開始タイミングはα１．３であり、終了タイミングはα２．３である。このα１．３からα２．３までの区間を第３上り区間β３という。
【００５７】
第１上り区間β１と第３上り区間β３のバルブリフトカーブは、互いに接近しており、かつ、類似した形状を有する。但し、第３上り区間β３は第１上り区間β１よりも僅かに進角側に設定されている。従って、第３状態Ｓ３のときの開始タイミングα１．３および終了タイミングα２．３は、第１状態Ｓ１のときの開始タイミングα１．１および終了タイミングα２よりも僅かに進角側に設定されている。その結果、第３状態Ｓ３では、終了タイミングα２より早い終了タイミングα２．３から、バルブリフト量ＶＬが最大バルブリフト量ＶＬｍａｘに維持される。
【００５８】
両方の上り区間β１，β３は、その裾部付近に相当する上り始め部分β１Ａ，β３Ａと、その頂部付近に相当する上り終わり部分β１Ｂ，β３Ｂと、それらの間の中間部分β１Ｃ，β３Ｃとに区分される。例えば、上り区間β１，β３をバルブリフト量ＶＬ（縦軸）の方向に三等分し、その最初から１／３の部分を上り始め部分β１Ａ，β３Ａ、最後から１／３の部分を上り終わり部分β１Ｂ，β３Ｂ、残りの部分を中間部分β１Ｃ，β３Ｃとすることができる。但し区分方法はこれ以外も可能である。
【００５９】
カム位相αに対するバルブリフト量ＶＬの変化率（ｄＶＬ／ｄα）をバルブリフト変化率γとして定義する。このバルブリフト変化率γは、バルブリフトカーブ上の１点におけるバルブリフトカーブの傾き（例えば図示するγ１Ａ）を表す。図示されるように、両方の上り区間β１，β３において、上り始め部分β１Ａ，β３Ａには、バルブリフト変化率γが急増する変曲点Ｈが存在する。この変曲点Ｈより遅角側に向かうにつれ、バルブリフト量ＶＬはバルブリフト変化率γがほぼ一定のまま、上り終わり部分β１Ｂ，β３Ｂまで増大する。そして上り終わり部分β１Ｂ，β３Ｂにおいて、バルブリフト変化率γが徐々に減少し、終了タイミングα２，α２．３でバルブリフト変化率γはゼロとなる。
【００６０】
特に本実施形態では、第３上り区間β３の上り始め部分β３Ａの所定時期αＡのバルブリフト変化率γ３Ａが、第１上り区間β１の上り始め部分β１Ａの同一時期αＡのバルブリフト変化率γ１Ａより大きくされている。言い換えれば、第３上り区間β３の上り始め部分β３Ａと第１上り区間β１の上り始め部分β１Ａとに、第３状態Ｓ３のバルブリフト変化率γ３Ａが第１状態Ｓ１のバルブリフト変化率γ１Ａより大きくなる時期αＡが存在する。
【００６１】
また本実施形態では、第３上り区間β３の上り終わり部分β３Ｂの所定時期αＢのバルブリフト変化率γ３Ｂが、第１上り区間β１の上り終わり部分β１Ｂの同一時期αＢのバルブリフト変化率γ１Ｂより大きくされている。言い換えれば、第３上り区間β３の上り終わり部分β３Ｂと第１上り区間β１の上り終わり部分β１Ｂとに、第３状態Ｓ３のバルブリフト変化率γ３Ｂが第１状態Ｓ１のバルブリフト変化率γ１Ｂより大きくなる時期αＢが存在する。
【００６２】
このようにバルブリフト変化率を設定すると、次のような利点がもたらされる。まず図７および図８を参照して、上り始め部分β３Ａ，β１Ａにおける所定時期αＡのバルブリフト変化率γ３Ａ，γ１Ａについて説明する。両バルブリフト変化率γ３Ａ，γ１Ａの違いは、第３ロッカーアーム９Ｃと第１ロッカーアーム９Ａの動作時における加速度の差となって現れる。そしてこの加速度の差は、ピン穴２４Ａに不完全挿入されたピン２１Ｃに掛かる負荷を増大させる。これにより、不完全挿入されたピン２１Ｃをピン穴２４Ａから強制的に離脱させ、両ロッカーアームの連結を強制的に解除することができる。より具体的に言えば、ピン穴２４Ａに不完全挿入されたピン２１Ｃを第１ロッカーアーム９Ａで弾き出すことができる。このように、不完全挿入されたピン２１Ｃを作用角の前半期間の所定時期αＡに意図的に抜くことができる。
【００６３】
ピン２１Ｃがピン穴２４Ａから抜けると、図８に矢印ｃで示すように吸気弁３は、第１カム４Ａのカムプロファイルに従った第１状態Ｓ１のバルブリフト量の位置ｄまで急激に閉弁動作する。しかし、このときの閉弁方向の動作量が小さいため、吸気弁３がバルブブリッジ８およびバルブシートの少なくとも一方に衝突したとしても、衝突時の衝撃は小さくて済む。そのため、吸気弁３の損傷を抑制することが可能である。
【００６４】
図７および図８の例は、ゼロより大きいバルブリフト量の位置ｄまで吸気弁３が閉弁動作し、吸気弁３の軸部上端がバルブブリッジ８に衝突する例である。一方これとは別に、位置ｄが、第１状態Ｓ１の開弁開始タイミングより前のバルブリフト量ゼロの位置である場合も想定される。このときには吸気弁３の傘部がバルブシートに衝突するが、前記同様、閉弁方向の動作量が小さいため、衝突時の衝撃は小さくて済み、吸気弁３の損傷は抑制される。
【００６５】
なお、同一タイミングにおける第３上り区間β３のバルブリフト量は第１上り区間β１のバルブリフト量よりも常に大きい。このため、これらが同一である場合に比べ、ピン穴２４Ａに挿入されたピン２１Ｃ（不完全挿入の場合も含む）への荷重を増やすことができる。
【００６６】
次に図７および図９を参照して、上り終わり部分β３Ｂ，β１Ｂにおける所定時期αＢのバルブリフト変化率γ３Ｂ，γ１Ｂについて説明する。前記同様、両バルブリフト変化率γ３Ｂ，γ１Ｂの違いは、第３ロッカーアーム９Ｃと第１ロッカーアーム９Ａの動作時における加速度の差となって現れる。そしてこの加速度の差は、ピン穴２４Ａに不完全挿入されたピン２１Ｃに掛かる負荷を増大させる。これにより、不完全挿入されたピン２１Ｃをピン穴２４Ａから強制的に離脱させ、両ロッカーアームの連結を強制的に解除することができる。このように、不完全挿入されたピン２１Ｃを作用角の前半期間の所定時期αＢに意図的に抜くことができる。
【００６７】
ピン２１Ｃがピン穴２４Ａから抜けると、図９に矢印ｅで示すように吸気弁３は、第１カム４Ａのカムプロファイルに従った第１状態Ｓ１のバルブリフト量の位置ｆまで急激に閉弁動作する。しかし、このときの閉弁方向の動作量が小さいため、吸気弁３がバルブブリッジ８に衝突したとしても、衝突時の衝撃は小さくて済む。そのため、吸気弁３の損傷を抑制することが可能である。
【００６８】
この場合、位置ｆのバルブリフト量はゼロよりも十分大きくなっている。従ってピン２１Ｃが抜けたとき、吸気弁３はバルブブリッジ８に衝突し、バルブシートに衝突することはない。
【００６９】
因みに図７〜図９では省略したが、本実施形態の場合、第１最大リフトタイミングα２以前の第２状態Ｓ２（Ｊ２）のバルブリフトカーブは、第１状態Ｓ１（Ｊ１）のバルブリフトカーブと同一となっている。但し後述するように、これらを変えてもよい。
【００７０】
このように本実施形態では、第３上り区間β３の上り始め部分β３Ａと上り終わり部分β３Ｂの所定時期αＡ，αＢのバルブリフト変化率γ３Ａ，γ３Ｂを、第１上り区間β１の上り始め部分β１Ａと上り終わり部分β１Ｂの同一時期αＡ，αＢのバルブリフト変化率γ１Ａ，γ１Ｂよりそれぞれ大きくした。このため、ピン穴２４Ａに不完全挿入されたピン２１Ｃを所定時期αＡ，αＢに意図的に抜き、吸気弁３を少ない動作量で閉弁動作させることができる。それ故、吸気弁３の開弁中にピン２１Ｃがピン穴２４Ａから抜けたときでも吸気弁３の損傷を抑制することができる。
【００７１】
以上の説明から理解されるように、特許請求の範囲の「第１状態と第２状態」は本実施形態の「第１状態Ｊ１と第３状態Ｊ３」に相当する。特許請求の範囲の「第１カムおよび第２カム」は本実施形態の「第１カム４Ａおよび第３カム４Ｃ」に相当する。特許請求の範囲の「第１ロッカーアームおよび第２ロッカーアーム」は本実施形態の「第１ロッカーアーム９Ａおよび第３ロッカーアーム９Ｃ」に相当する。特許請求の範囲の「ピン」は本実施形態の「ピン２１Ｃ」に相当する。特許請求の範囲の「ピン穴」は本実施形態の「ピン穴２４Ａ」に相当する。特許請求の範囲の「第１上り区間と第２上り区間」は本実施形態の「第１上り区間β１と第３上り区間β３」に相当する。
【００７２】
以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態や変形例は他にも様々考えられる。
【００７３】
（１）例えば、第３状態Ｊ３のときのピンとピン穴の関係を逆にし、第１ロッカーアーム９Ａから突出したピンを第３ロッカーアーム９Ｃのピン穴に挿入してもよい。同様に、第２状態Ｊ２のときのピンとピン穴の関係を逆にしてもよい。
【００７４】
（２）上述の第１状態Ｊ１と第３状態Ｊ３の関係を、第１状態Ｊ１と第２状態Ｊ２の関係に適用してもよい。この場合、前者の関係に加えて後者の関係を採用することができる。そして第１最大リフトタイミングα２以前の第２状態Ｊ２のバルブリフトカーブを、図７に示した第３状態Ｊ３のバルブリフトカーブと同じにすることができる。
【００７５】
あるいは、前者の関係に代えて後者の関係を採用することもできる。この場合、第１最大リフトタイミングα２以前の第２状態Ｊ２のバルブリフトカーブを、図７に示した第３状態Ｊ３のバルブリフトカーブと同じにする一方、第１最大リフトタイミングα２以前の第３状態Ｊ３のバルブリフトカーブを、図７に示した第１状態Ｊ１のバルブリフトカーブと同じにすることができる。
【００７６】
（３）上記実施形態では、（ａ）上り区間β１，β３の上り始め部分β３Ａ，β１Ａでバルブリフト変化率γ３Ａ，γ１Ａを変えることと、（ｂ）上り区間β１，β３の上り終わり部分β３Ｂ，β１Ｂでバルブリフト変化率γ３Ｂ，γ１Ｂを変えることとの両方を行った。しかしながら、これに限らず、（ａ）および（ｂ）のいずれか一方のみを行うようにしてもよい。
【００７７】
（４）上記実施形態では可変機構を三段階に切替可能なものとしたが、少なくとも二段階で切替可能であればよく、四段階以上で切替可能なものであってもよい。そしてそのうちの任意の二段階部分に本開示を適用できる。
【００７８】
（５）流体圧制御装置の作動流体は空気等の気体であってもよく、流体圧は空圧等の気体圧であってもよい。すなわち可変機構は、気体圧によって切替可能な構成であってもよい。
【００７９】
本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１  カムシャフト
３  吸気弁
４Ａ  第１カム
４Ｂ  第２カム
４Ｃ  第３カム
５  可変機構
９Ａ  第１ロッカーアーム
９Ｂ  第２ロッカーアーム
９Ｃ  第３ロッカーアーム
２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｂ，２１Ｃ  ピン
２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｂ  ピン穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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