(57)【要約】    【課題】  動弁機構の制御軸とモータとの間に設けられるギヤ機構の伝達効率を考慮したモータ駆動制御を行い、モータの最大出力トルクを低減し、消費電力を抑制することができる動弁機構制御装置を提供する。    【解決手段】  始動前リフト制御を実行するときは、制御軸角度指令値ＣＳＡＣＭＤを所定指令値ＣＳＡＢＳに設定する（Ｓ１４）とともに、モータの目標回転速度ＮＭＯＢＪを、ギヤ機構のギヤ効率ηＧが比較的高くなる始動前リフト目標回転速度ＮＭＢＳＬＦＴに設定する（Ｓ１８）。制御軸角度ＣＳＡが制御軸角度指令値ＣＳＡＣＭＤとほぼ一致するまで、モータ回転速度ＮＭが目標回転速度ＮＭＯＢＪに維持されるようにモータ駆動制御を行う。【選択図】  図５
2010249094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁の最大リフト量を、制御軸の回転角度を制御することにより連続的に変更可能な動弁機構を制御する動弁機構制御装置において、
前記動弁機構の制御軸を駆動するためのモータと、
前記モータの駆動力を前記制御軸に伝達するギヤ機構と、
前記機関の始動開始直前に前記最大リフト量が前記機関における自着火を防止する所定リフト量となるように制御する始動前リフト制御を行う始動前リフト制御手段と、
前記始動前リフト制御を行うときに、前記ギヤ機構の伝達効率を高めるように、前記モータの目標回転速度を設定する目標回転速度設定手段と、
前記最大リフト量が前記所定リフト量に達するまで、前記モータの回転速度が前記目標回転速度に維持されるように前記モータの駆動制御を行うモータ駆動制御手段とを備えることを特徴とする動弁機構制御装置。
【請求項２】
前記動弁機構は、前記吸気弁を駆動するための動弁カムと、前記動弁カムの弁駆動力を前記吸気弁に伝達するとともに前記制御軸の回転角度に応じて、前記吸気弁の最大リフト量を変更する伝達機構とを備え、
前記伝達機構は、前記動弁カムに当接するサブカムと、前記吸気弁を押圧するとともに前記サブカムにより駆動されるロッカアームと、変位中心線を中心に変位可能に、前記機関の本体に支持されるとともに前記サブカム及び前記ロッカアームを揺動可能に支持するホルダとを有し、
前記ロッカアームは、前記ホルダのアーム部に揺動可能に支持され、前記制御軸が前記ホルダに作用させる制御力の作用点と前記ロッカアームの揺動中心線との距離は、前記変位中心線と前記揺動中心線との距離よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の動弁機構制御装置。
【請求項３】
前記制御軸が前記ホルダに作用させる制御力の作用線は、前記ロッカアームの揺動中心線の方向から見て、前記ロッカアームの支持部と重なることを特徴とする請求項２に記載の動弁機構制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気弁の最大リフト量を連続的に変更可能な動弁機構を制御する動弁機構制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、吸気弁の最大リフト量を連続的に変更可能な動弁機構を備える内燃機関において、始動開始直後の自己着火を防止するために、クランキング中に吸気弁の最大リフト量を増加させることにより、閉弁時期を遅角する制御を行い、その後燃料噴射を開始するようにした制御装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４７４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
吸気弁の最大リフト量の変更は、動弁機構の制御軸をギヤ機構を介してモータにより回転駆動することにより行われるが、上記従来の制御装置では、ギヤ機構の伝達効率を考慮したモータの駆動制御は行われていない。そのため、ギヤ機構の伝達効率が低い状態ではモータの駆動電流が増加し、消費電力の点で改善の余地があった。
【０００５】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、動弁機構の制御軸とモータとの間に設けられるギヤ機構の伝達効率を考慮したモータ駆動制御を行い、モータの最大出力トルクを低減し、消費電力を抑制することができる動弁機構制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気弁の最大リフト量（ＬＦＴ）を、制御軸（７１）の回転角度（ＣＳＡ）を制御することにより連続的に変更可能な動弁機構（１４１）を制御する動弁機構制御装置において、前記動弁機構の制御軸（７１）を駆動するためのモータ（１４２）と、前記モータの駆動力を前記制御軸（７１）に伝達するギヤ機構（１４４）と、前記機関の始動開始直前に前記最大リフト量（ＬＦＴ）が前記機関における自着火を防止する所定リフト量（ＬＦＴＢＳ）となるように制御する始動前リフト制御を行う始動前リフト制御手段と、前記始動前リフト制御を行うときに、前記ギヤ機構（１４４）の伝達効率（ηＧ）を高めるように、前記モータの目標回転速度（ＮＭＯＢＪ）を設定する目標回転速度設定手段と、前記最大リフト量（ＬＦＴ）が前記所定リフト量（ＬＦＴＢＳ）に達するまで、前記モータの回転速度（ＮＭ）が前記目標回転速度（ＮＭＯＢＪ）に維持されるように前記モータ（１４２）の駆動制御を行うモータ駆動制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の動弁機構の制御装置において、前記動弁機構（１４１）は、前記吸気弁（１１）を駆動するための動弁カム（１５ａ）と、前記動弁カム（１５ａ）の弁駆動力を前記吸気弁（１１）に伝達するとともに前記制御軸（７１）の回転角度に応じて、前記吸気弁の最大リフト量（ＬＦＴ）を変更する伝達機構（Ｔ）とを備え、前記伝達機構（Ｔ）は、前記動弁カム（１５ａ）に当接するサブカム（４０）と、前記吸気弁を押圧するとともに前記サブカム（４０）により駆動されるロッカアーム（５０）と、変位中心線（Ｌｈ）を中心に変位可能に、前記機関の本体に支持されるとともに前記サブカム（４０）及び前記ロッカアーム（５０）を揺動可能に支持するホルダ（３０）とを有し、前記ロッカアーム（５０）は、前記ホルダ（３０）のアーム部に揺動可能に支持され、前記制御軸（７１）が前記ホルダ（３０）に作用させる制御力の作用点（３７ａ，３４ａ）と前記ロッカアーム（５０）の揺動中心線（Ｌｒ）との距離（ｄ２，ｄ３）は、前記変位中心線（Ｌｈ）と前記揺動中心線（Ｌｒ）との距離（ｄ１）よりも小さいことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の動弁機構の制御装置において、前記制御軸（７１）が前記ホルダ（３０）に作用させる制御力の作用線は、前記ロッカアーム（５０）の揺動中心線（Ｌｒ）の方向から見て、前記ロッカアーム（５０）を支持する支持部（３６）と重なることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、機関の始動開始直前に吸気弁の最大リフト量が自着火防止のための所定リフト量となるように制御される。そのとき、ギヤ機構の伝達効率を高めるようにモータの目標回転速度が設定され、最大リフト量が所定リフト量に達するまで、モータ回転速度を目標回転速度に維持するようにモータの駆動制御が行われる。したがって、ギヤ機構の伝達効率が高い状態でモータの駆動が行われ、モータの最大出力トルクを低減し、消費電力を抑制することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、制御軸が伝達機構のホルダに作用させる制御力の作用点とロッカアームの揺動中心線との距離が、ホルダの変位中心線とロッカアームの揺動中心線との距離よりも小さくなるように、伝達機構が構成される。これにより、制御軸の制御力は、ホルダにおいてロッカアームを支持するために剛性が高い揺動中心線に近い位置に作用するので、ホルダの大型化・重量増を抑制しながら、制御力や弁駆動力などの荷重によるホルダの変形が抑制されて、制御軸により駆動されるホルダの移動応答性が向上し、吸気弁の開閉制御の精度が向上する。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれは、制御軸がホルダに作用させる制御力の作用線が、ロッカアームの揺動中心線の方向から見て、ロッカアームの支持部と重なるように、伝達機構が構成されるので、制御軸の制御力は、ホルダにおいて剛性が高い揺動中心線に近い位置に作用する。その結果、請求項２に記載の発明の効果をより顕著なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。
【図２】弁作動特性可変機構の制御軸（７１）を駆動する機構の構成を示す図である。
【図３】図２に示すモータの駆動制御を行うモジュールの構成を示すブロック図である。
【図４】始動前リフト制御を説明するためのタイムチャートである。
【図５】図３に示す速度制御部における制御処理のフローチャートである。
【図６】図５の処理で実行されるサブルーチンのフローチャートである。
【図７】図５の処理で実行されるサブルーチンのフローチャートである。
【図８】図７の処理で参照されるテーブルを示す図である。
【図９】図５の処理を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】内燃機関の要部断面図であり、シリンダヘッドについては図１１の概略Ｉ−Ｉ線断面図であり、動弁装置の一部の側面図である。
【図１１】図１０の内燃機関のヘッドカバーを外した状態での要部平面図であり、一部の動弁機構を断面で示す図である。
【図１２】動弁機構の伝達機構のホルダが最大リフト位置を占めるときの、図１１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、一部がサブカムの側面図である。
【図１３】（Ａ）は、図１０の動弁機構の伝達機構の側面図であり、（Ｂ）は、（Ｃ）のｂ−ｂ線での伝達機構の要部断面図であり、（Ｃ）は、伝達機構のホルダの平面図であり、（Ｄ）は、（Ｃ）のｄ−ｄ線でのホルダおよび制御用付勢機構の要部断面図である。
【図１４】図１２のＶ−Ｖ線での要部断面図である。
【図１５】図１０の動弁機構の伝達機構のロッカアームの一部を断面で示す側面図である。
【図１６】ホルダが最小リフト位置を占めるときの図１２に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関とその制御装置の構成を示す図である。図１において、例えば内燃機関（以下単に「エンジン」という）Ｅは、吸気弁及び排気弁と、これらを駆動するカムを備えるとともに、吸気弁のリフト量及び開角（開弁期間）を連続的に変更する弁作動特性可変機構１４０を備えている。エンジンＥは、クランク軸が車幅方向に延びる横置き配置で車両に搭載される多気筒４ストロークエンジンである。
【００１４】
エンジンＥの吸気管１０２の途中にはスロットル弁１０３が配されている。また、スロットル弁１０３にはスロットル弁開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ１０４が連結されており、その検出信号が電子コントロールユニット（以下（ＥＣＵ）という）１０５に供給される。スロットル弁１０３には、スロットル弁１０３を駆動するアクチュエータ１０７が接続されており、アクチュエータ１０７は、ＥＣＵ１０５によりその作動が制御される。
【００１５】
燃料噴射弁１０６はエンジンＥとスロットル弁１０３との間かつ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ１０５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ１０５からの信号により燃料噴射弁１０６の開弁時間が制御される。
【００１６】
スロットル弁１０３の下流には吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ１０８及び吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ１０９が取付けられている。またエンジンＥの本体には、エンジン冷却水温ＴＷを検出するエンジン冷却水温センサ１１０が取り付けられている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ１０５に供給される。
【００１７】
ＥＣＵ１０５には、エンジンＥのクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１１１が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ１０５に供給される。クランク角度位置センサ１１１は、一定クランク角周期毎（例えば６度周期）にＣＲＫパルスを発生するとともに、エンジンＥの特定の気筒の所定クランク角度位置でＣＹＬパルスを発生し、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）でＴＤＣパルスを発生する。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。
【００１８】
ＥＣＵ１０５には、エンジンＥによって駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ１３１、及び運転者がエンジン１の始動開始を指示するための始動スイッチ１３２が接続されており、アクセルセンサ１３１の検出信号及び始動スイッチ１３２の切換信号がＥＣＵ１０５に供給される。
【００１９】
弁作動特性可変機構１４０は、図２に示すように、動弁機構１４１と、吸気弁の最大リフト量ＬＦＴを変更するための制御軸７１と、モータ１４２と、モータ１４２の出力軸１４３の駆動力を制御軸７１に伝達するギヤ機構１４４と、制御軸７１の回転角度（以下「制御軸角度」という）ＣＳＡを検出する制御軸回転角度センサ１４５と、モータ駆動回路１４６とを備えている。制御軸回転角度センサ１４５により検出される制御軸角度ＣＳＡが最大リフト量ＬＦＴを示すパラメータとして使用される。
【００２０】
ギヤ機構１４４は、出力軸１４３に連結されたウォームと、制御軸７１に取り付けられたウォームホイールとからなるウォームギヤにより、駆動力を伝達する。出力軸１４３と制御軸７１とがなす角度は９０度である。
【００２１】
モータ駆動回路１４６は、ＥＣＵ１０５から供給されるモータ制御信号ＤＵＴＣＴＬに応じてモータ１４２を駆動するとともに、モータ１４２の回転速度ＮＭを示す信号をＥＣＵ１０５に供給する。
動弁機構１４１の構成は、図１０〜図１６を参照して後述する。
【００２２】
ＥＣＵ１０５は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路のほか、アクチュエータ１０７、燃料噴射弁１０６、モータ１４２などに駆動信号を供給する出力回路から構成される。
【００２３】
図３は、モータ１４２の制御を行うモータ制御モジュールの構成を示すブロック図であり、このモジュールの機能は実際にはＥＣＵ１０５のＣＰＵにおける演算処理により実現される。
【００２４】
図３に示すモータ制御モジュールは、位置制御部１５１と、速度制御部１５２と、保持制御部１５３と、スイッチ部１５４とからなる。位置制御部１５１は、制御軸角度ＣＳＡが、制御軸角度指令値ＣＳＡＣＭＤと一致するように、例えばスライディングモード制御により、モータの目標回転速度ＮＭＯＢＪを算出する。
【００２５】
速度制御部１５２は、モータ回転速度ＮＭが目標回転速度ＮＭＯＢＪと一致するように、ＰＩ（比例積分）制御により、フィードバック制御量ＤＵＴＦＢを算出する。保持制御部１５３は、制御軸角度ＣＳＡが制御軸角度指令値ＣＳＡＣＭＤと一致しており、かつ制御軸角度ＣＳＡが保持制御可能な所定範囲にあるとき、保持制御実行フラグＦＨＬＤを「１」に設定するとともに、制御軸角度ＣＳＡ、エンジン回転数ＮＥ及びエンジン冷却水温ＴＷに応じて保持制御量ＤＵＴＨＬＤを算出する。
【００２６】
スイッチ部１５４は、保持制御実行フラグＦＨＬＤが「０」であるときは、フィードバック制御量ＤＵＴＦＢを選択する一方、保持制御実行フラグＦＨＬＤが「１」であるときは、保持制御量ＤＵＴＨＬＤを選択し、モータ制御信号ＤＵＴＣＴＬとして出力する。
【００２７】
本実施形態では、エンジンの始動時において所定の実行条件が満たされたときに、クランキングを開始する直前に吸気弁の最大リフト量ＬＦＴが所定リフト量ＬＦＴＢＳとなるように制御軸角度ＣＳＡを制御する始動前リフト制御を実行する。これにより、エンジンの暖機がある程度進んだ状態で停止し、再始動するときにおける自己着火が防止される。
【００２８】
図４は、始動前リフト制御の実行タイミングを説明するためのタイムチャートである。時刻ｔ０にイグニッションスイッチがオンされると、ＥＣＵ１０５及びモータ駆動回路１４６の起動に要する時間（１６０ｍｓｅｃ程度）経過後の時刻ｔ１からモータ１４２の駆動を開始する。制御軸角度ＣＳＡが、自着火を防止できるリフト量である所定リフト量ＬＦＴＢＳ（例えば１０ｍｍ）に対応する所定指令値ＣＳＡＢＳに達すると（時刻ｔ２）、以後は保持制御量ＤＵＴＨＬＤによる保持動作に移行するとともに、クランキングを開始する。時刻ｔ１からｔ２までの時間は、３４０ｍｓｅｃ程度である。
【００２９】
図５は、速度制御部１５２における処理のフローチャートである。この処理は所定時間毎に実行される。
ステップＳ１１では、図６に示す始動前リフト制御実施判断処理を実行する。図６のステップＳ３１では、エンジン回転数ＮＥが「０」、すなわちエンジンＥが停止しているか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、エンジン冷却水温ＴＷが所定水温ＴＷＬ（例えば６０℃）以上であるか否かを判別する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、始動前リフト制御実施フラグＦＢＳＬＦＴを「１」に設定する（ステップＳ３３）。
【００３０】
一方、ステップＳ３１またはＳ３２の答が否定（ＮＯ）であるときは、始動前リフト制御実施フラグＦＢＳＬＦＴを「０」に設定する。
【００３１】
図５に戻り、ステップＳ１２では、始動前リフト制御実施フラグＦＢＳＬＦＴが「１」であるか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、制御軸角度指令値ＣＳＡＣＭＤを所定指令値ＣＳＡＢＳに設定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１５では、制御軸角度ＣＳＡと制御軸角度指令値ＣＳＡＣＭＤとの差の絶対値が、所定閾値ＤＣＳＴＨ（例えば０．１ｄｅｇ）より小さいか否かを判別する。最初はこの答は否定（ＮＯ）であるので、ステップＳ１６に進み、初期化フラグＦＩＮＩが「１」であるか否かを判別する。最初はこの答も否定（ＮＯ）であるので、図７に示すＮＭＢＳＬＦＴ算出処理を実行し、始動前リフト目標回転速度ＮＭＢＳＬＦＴを算出する（ステップＳ１７）。ステップＳ１８では、モータ１４２の目標回転速度ＮＭＯＢＪを始動前リフト目標回転速度ＮＭＢＳＬＦＴに設定する。ステップＳ１９では、初期化フラグＦＩＮＩを「１」に設定する。ステップＳ１９を実行すると、以後はステップＳ１６から直ちにステップＳ２１に進む。
【００３２】
ステップＳ２１では、下記式（１）により速度偏差ＤＮＭを算出する。
ＤＮＭ＝ＮＭＯＢＪ−ＮＭ                  （１）
ステップＳ２２では、速度偏差ＤＮＭが「０」となるようにＰＩ（比例積分）制御により、フィードバック制御量ＤＵＴＦＢを算出する。これにより、モータ回転速度ＮＭが始動前リフト目標回転速度ＮＭＢＳＬＦＴと一致するようにモータの駆動が行われる。
【００３３】
制御軸角度ＣＳＡが目標制御軸角度ＣＳＡＣＭＤとほぼ一致し、ステップＳ１５の答が肯定（ＹＥＳ）となると、始動前リフト制御を終了すべく、始動前リフト制御実施フラグＦＢＳＬＦＴを「０」に戻す（ステップＳ２０）。これにより、以後はステップＳ１２の答が否定（ＮＯ）となり、直ちにステップＳ２１に進む。したがって、位置制御部１５１で算出される目標回転速度ＮＭＯＢＪがステップＳ２１で適用され、通常のモータ制御に移行する。
【００３４】
図７は、図５のステップＳ１７で実行されるＮＭＢＳＬＦＴ算出処理のフローチャートである。
ステップＳ４１では、制御軸角度指令値ＣＳＡＣＭＤに応じて図８（ａ）に示すＴＣＳテーブルを検索し、制御軸７１の必要トルクＴＣＳを算出する。ＴＣＳテーブルは、制御軸角度指令値ＣＳＡＣＭＤが増加するほど（最大リフト量ＬＦＴが増加するほど）、必要トルクＴＣＳが増加するように設定されている。図に示すＣＳＡ１は例えば最大リフト量１０ｍｍに対応する制御軸角度であり、対応する必要トルクＴＣＳ１は１２Ｎｍ程度である。
【００３５】
ステップＳ４２では、必要トルクＴＣＳを下記式（２）に適用し、ギヤ効率ηＧを算出する。式（２）のＴＭＢＳは、始動前リフト制御を実行するのに適したモータ１４２の出力トルクであり、ｒはギヤ機構１４４のギヤ比である。
ηＧ＝ＴＣＳ／（ｒ×ＴＭＢＳ）                  （３）
【００３６】
ステップＳ４３では、ギヤ効率ηＧに応じて、図８（ｂ）に示すＮＭＢＳＬＦＴテーブルを検索し、始動前リフト目標回転速度ＮＭＢＳＬＦＴを算出する。
【００３７】
なお、始動前リフト目標回転速度ＮＭＢＳＬＦＴは、ギヤ効率ηＧが例えば７０％となる値に予め設定しておいてもよい。
【００３８】
図９は、上述した始動前リフト制御におけるモータ制御を説明するためのタイムチャートである。時刻ｔ１０に始動前リフト制御を開始し、時刻ｔ１１に終了した例が示されている。
【００３９】
図９（ａ）〜図９（ｃ）は、通常のモータ制御による制御軸角度ＣＳＡ、ギヤ効率ηＧ、及びモータ出力トルクＴＭの推移を示す。モータ回転速度ＮＭは、徐々に増加して減少するように制御されるため、ギヤ効率ηＧも同様の傾向で推移する。このときモータ出力トルクＴＭは、モータ回転速度ＮＭが低いときは低いギヤ効率ηＧを補うために大きな値（特に時刻ｔ１１の直前において非常に大きくなる）。
【００４０】
図９（ｄ）〜図９（ｆ）は、本実施形態のモータ制御による各パラメータの推移を示す。モータ回転速度ＮＭが始動前リフト目標回転速度ＮＭＢＳＬＦＴとなるように制御されるため、ギヤ効率ηＧは始動前リフト目標回転速度ＮＭＢＳＬＦＴに対応した値に維持される。その結果、モータ出力トルクＴＭは比較的に小さな値となる。ただし、制御軸角度ＣＳＡが目標制御軸角度ＣＳＡＣＭＤとほぼ一致するまで、モータ回転速度ＮＭが始動前リフト目標回転速度ＮＭＢＳＬＦＴに維持されるため、図９（ｄ）に示すように制御軸角度ＣＳＡのオーバシュートが発生する。したがって、制御軸角度ＣＳＡが目標制御軸角度ＣＳＡＣＭＤと一致するのは、時刻ｔ１１より遅れて時刻ｔ１２となる。この間、モータ出力トルクはＴＭはマイナス値をとるため、全体としてモータの消費電力を通常のモータ制御に比べて低減することができる。
【００４１】
次に図１０〜図１６を参照して、動弁機構１４１の構成を詳細に説明する。
【００４２】
図１０，図１１を参照すると、動弁機構１４１は頭上カム軸型の動弁装置Ｖに備えられ、該動弁装置Ｖは、エンジンＥのシリンダヘッド内に備えられる。エンジンＥは、配列方向に直列に配列された複数のシリンダ１ａ、ここでは４つのシリンダ１ａが一体成形されたシリンダブロック１と、シリンダブロック１の上端部に結合されるシリンダヘッド２と、シリンダヘッド２の上端部に結合されるヘッドカバー３とから構成されるエンジン本体を備える。
なお、この明細書において、特に断らない限り、上下方向はシリンダ１ａのシリンダ軸線Ｌｃの方向と一致するものとする。
【００４３】
各シリンダ１ａには、コンロッドを介してクランク軸に連結されるピストン４が往復動可能に嵌合する。シリンダヘッド２には、各シリンダ１ａに対応して、シリンダ軸線方向でピストン４に対向する部分に燃焼室５が形成され、さらに各燃焼室５にそれぞれ開口する１対の吸気口を有する吸気ポート６および１対の排気口を有する排気ポート７が形成される。各燃焼室５に臨む点火栓８は、点火栓８に接続される点火コイルと共にシリンダヘッド２に一体成形された円筒状の保持部２ａに保持される収容筒９内に挿入されてシリンダヘッド２に取り付けられる。
【００４４】
シリンダヘッド２には、いずれも弁バネ１０により常時閉弁方向に付勢されるポペット弁からなる機関弁としての吸気弁１１および排気弁１２が往復動可能に設けられる。シリンダ１ａ毎（または燃焼室５毎）に設けられる１対の吸気弁１１および１対の排気弁１２は、動弁装置Ｖにより開閉駆動されて、それぞれ１対の前記吸気口および１対の前記排気口を開閉する。動弁装置Ｖはシリンダヘッド２とヘッドカバー３とで形成される動弁室１３に配置される。
【００４５】
吸気ポート６の入口が開口するシリンダヘッド２の側部２ｉに取り付けられるエンジンＥの吸気装置を通って吸入された空気は、シリンダヘッド２に取り付けられた燃料噴射弁１４から噴射された燃料と混合し、吸気行程において開弁した吸気弁１１を経て吸気ポート６を通って燃焼室５に吸入され、ピストン４が上昇する圧縮行程において燃料と混合した状態で圧縮される。混合気は圧縮行程の終期に点火栓８により点火されて燃焼し、ピストン４が下降する膨張行程において燃焼ガスの圧力により駆動されるピストン４がクランク軸を回転駆動する。燃焼ガスは、ピストン４が上昇する排気行程において開弁した排気弁１２を経て、排気ガスとして、燃焼室５から排気ポート７を通った後、排気ポート７の出口が開口するシリンダヘッド２の側部２ｅに取り付けられる排気装置を通ってエンジンＥの外部に排出される。
【００４６】
シリンダヘッド２に設けられる動弁装置Ｖは、動弁カムとしての吸気カム１５ａが設けられる吸気カム軸１５を備えると共に吸気弁１１を駆動して開閉する吸気側動弁装置Ｖｉと、動弁カムとしての排気カム１６ａが設けられる排気カム軸１６を備えると共に排気弁１２を駆動して開閉する排気側動弁装置Ｖｅとから構成される。そして、この実施形態において、吸気側動弁装置Ｖｉは、吸気弁１１の最大リフト量を含む弁作動特性をエンジンＥの運転状態に応じて変更可能な動弁機構１４１から構成される。
【００４７】
シリンダ軸線Ｌｃを含むと共に吸気カム軸１５の回転中心線Ｌｉに平行な中心平面Ｐｃに直交する方向（以下、「直交方向」という。）で中心平面Ｐｃを挟んで配置される両カム軸１５，１６は、それぞれクランク軸の回転中心線に平行であると共に互いに平行な回転中心線Ｌｉ，Ｌｅを有するように、シリンダヘッド２に一体に設けられるカム軸ホルダを介してシリンダヘッド２に回転可能に支持される。該カム軸ホルダは、シリンダヘッド２に吸気カム軸１５の回転中心線Ｌｉの方向（シリンダ１ａの前記配列方向でもあり、以下「軸線方向」という。）に間隔をおいて設けられる複数の軸受部１７を有する。各軸受部１７は、シリンダヘッド２に一体成形された下軸受部１７ａと、下軸受部１７ａにボルトにより結合される上軸受部とから構成される。そして、前記上軸受部は、後述するホルダ３０および制御軸７１を支持する吸気側第１上軸受部１７ｂと、吸気カム軸１５を支持すると共に第１上軸受部１７ｂを介して下軸受部１７ａに結合される吸気側第２上軸受部１７ｃと、排気カム軸１６を支持する排気側上軸受部１７ｄとからなる。
【００４８】
両カム軸１５，１６は、クランク軸の軸端部と両カム軸１５，１６の軸端部とに掛け渡されるチェーンを備える動弁用伝動機構１８を介して伝達されるクランク軸の動力によりその１／２の回転速度で回転駆動される。さらに、伝動機構１８と吸気カム軸１５との間の動力伝達経路にはクランク軸に対する吸気カム軸１５の位相をエンジンＥの運転状態に応じて変更可能な油圧式の位相可変装置１９が設けられる。
また、シリンダ１ａ毎に、回転中心線Ｌｉを有すると共に後述する伝達機構Ｔの数に等しい１つの吸気カム１５ａと、回転中心線Ｌｅを有すると共に排気弁１２の数に等しい数である１対の排気カム１６ａが、軸線方向で隣接する軸受部１７間に配置される。吸気カム１５ａは、軸線方向で伝達機構Ｔの中央に配置される。
【００４９】
排気側動弁装置Ｖｅは、排気カム軸１５および排気弁１２を駆動して開閉するための排気カム１６ａのほかに、シリンダ１ａ毎に、排気カム１６ａの弁駆動力を排気弁１２に伝達する１対のロッカアーム２０を備える。下軸受部１７ａに支持されるロッカ軸２１に揺動可能に支持される各ロッカアーム２０は、そのローラ２０ａにおいて排気カム１６ａに当接し、その排気弁１２を押圧すべく排気弁１２に当接する調整ねじを有する押圧部２０ｂを有する。排気カム１６ａは、ロッカアーム２０を揺動させ、該ロッカアーム２０を介して排気弁１２を開閉する。
【００５０】
併せて図１２，図１３を参照すると、吸気側動弁装置Ｖｉは、吸気カム軸１５および吸気弁１１を駆動して開閉するための吸気カム１５ａのほかに、吸気カム１５ａの弁駆動力を吸気弁１１に伝達すると共に吸気弁１１の最大リフト量を変更可能な伝達機構Ｔと、最大リフト量を変更するために伝達機構Ｔのホルダ３０を駆動する制御部材７０と、伝達機構Ｔを吸気カム１５ａに当接させる付勢力を発生する付勢部材６０とを備える。そして、制御部材７０はエンジンＥの運転状態に応じてホルダ３０を駆動し、シリンダヘッド２に対して変位するホルダ３０の変位量または変位に応じて吸気弁１１の弁作動特性である最大リフト量および開閉時期が変更される。
【００５１】
伝達機構Ｔは、吸気カム軸１５の回転中心線Ｌｉに平行な変位中心線としての揺動中心線であるホルダ中心線Ｌｈを中心にシリンダヘッド２に対して変位可能、この実施形態では揺動可能に支持されて制御部材７０の制御力により駆動されて揺動（すなわち変位）するホルダ３０と、揺動中心線Ｌｓを中心に揺動可能にホルダ３０に支持されると共に吸気カム１５ａにより駆動されて揺動する入力側揺動部材としてのサブカム４０と、揺動中心線Ｌｒを中心に揺動可能にホルダ３０に支持されると共にサブカム４０により駆動されて揺動する出力側揺動部材としてのロッカアーム５０とを備える。ロッカアーム５０は、サブカム４０を介して伝達された吸気カム１５ａの弁駆動力を吸気弁１１に作用させる。また、ホルダ中心線Ｌｈ、両揺動中心線Ｌｓ，Ｌｒおよび制御軸７１の回転中心線Ｌｄは、各カム軸１５，１６の回転中心線Ｌｉ，Ｌｅに平行である。
【００５２】
制御部材７０は、シリンダヘッド２に対して回転可能に支持されると共に動弁室１３外でシリンダヘッド２に取り付けられるアクチュエータとしての電動モータＭにより回転駆動される制御軸７１と、シリンダヘッド２に一体成形されて設けられた円筒状の収容部２ｂに収容される制御用付勢部材７２とから構成される。電動モータＭにより回転位置が制御される制御軸７１には、ホルダ３０を揺動または停止させる駆動力をホルダ３０に作用させる制御カム７１ａが設けられる。該制御カム７１ａはインボリュート形状のカム面を有する。
電動モータＭは、機関回転速度や機関負荷などのエンジンＥの運転状態を検出する運転状態検出手段からの検出信号が入力される電子制御ユニットにより制御されて、運転状態に応じて設定された回転方向および回転数でホルダ３０を駆動する。
また、制御用付勢部材７２は、連結壁３４に当接する押圧部７３ａを有するロッド状の押圧部材７３と、収容部２ｂに収容されると共に収容部２ｂと押圧部７３ａとの間に配置されて押圧部材７３を囲む弾発部材である圧縮コイルバネからなるバネ７４とにより構成される。収容部２ｂは保持部２ａに連結されているので、収容部２ｂの剛性が高められ、制御用付勢部材７２を安定して保持する。
【００５３】
軸線方向で隣接する軸受部１７間で吸気カム１５ａの下方に、シリンダ１ａ毎に配置されるホルダ３０は、軸線方向（ホルダ中心線Ｌｈまたは各揺動中心線Ｌｓ，Ｌｒの方向でもある。）から見て（以下、「側面視」という。）、軸線方向に離隔する１対のアーム部３１ａ，３１ｂと、直交方向での各アーム部３１ａ，３１ｂの両端部を同士をそれぞれ連結する１対の連結壁３３，３４と、各アーム部３１ａ，３１ｂに設けられて互いに離れる方向に突出する共に軸受部１７に枢支される円柱状の１対のホルダ支点部３２ａ，３２ｂと、直交方向でホルダ支点部３２ａ，３２ｂよりもシリンダ軸線Ｌｃ寄りに配置されてサブカム４０およびロッカアーム５０をそれぞれ枢支する支持部としての第１支持軸３５および支持部としての第２支持軸であるロッカ軸３６と、を有する。ここで、１対のアーム部３１ａ，３１ｂ、１対のホルダ支点部３２ａ，３２ｂおよび１対の連結壁３３，３４は一体成形された単一の部材を構成し、該単一の部材は、１対のアーム部３１ａ，３１ｂおよび１対の連結壁３３，３４により形成されて、内側にサブカム４０およびロッカアーム５０が収容される収容空間３９を形成する枠状部材である。
【００５４】
１対の連結壁３３，３４は、直交方向で（または側面視で）ホルダ支点部３２ａ，３２ｂを挟む位置に設けられる。１対のホルダ支点部３２ａ，３２ｂにより規定されるホルダ中心線Ｌｈは、吸気弁１１の弁ステム１１ａの延長上に位置する。支持軸３５は、各アーム部３１ａ，３１ｂのボス部を貫通するボルト３５ａと、該ボルト３５ａに挿入されて支持された円筒状の軸３５ｂとにより構成される（図１４も参照）。ロッカ軸３６は、各アーム部３１ａ，３１ｂに挿入されて止め輪により抜け止めされた円柱状の軸により構成される。ホルダ３０において、両連結壁３３，３４、サブカム４０を支持する支持軸３５、およびロッカアーム５０を支持するロッカ軸３６は、いずれも両アーム部３１ａ，３１ｂを連結する連結部である。そして、両連結壁３３，３４は、ホルダ３０の剛性を高めるために高剛が高い部分であり、支持軸３５およびロッカ軸３６はそれぞれサブカム４０およびロッカアーム５０を支持するために剛性が高い部分である。
【００５５】
直交方向で、ホルダ中心線Ｌｈを含み回転中心線Ｌｉに平行なホルダ中心平面Ｐｈ（図１２参照）に対して、一方側（またはシリンダ軸線Ｌｃ側）に連結壁３４およびロッカ軸３６が配置され、その他方側（反シリンダ軸線Ｌｃ側）に連結壁３３および付勢部材６０が配置される。このように、ホルダ中心線Ｌｈを挟んで連結壁３４およびロッカ軸３６と、連結壁３３および付勢部材６０とが配置されることで、ホルダ中心線Ｌｈを中心としたときの重量の不均衡が減少するので、制御部材７０によるホルダ３０の駆動が容易になる。
【００５６】
図１４を併せて参照すると、ロッカアーム５０の上方に配置されるサブカム４０は、軸３５ｂの外周に嵌合して揺動中心線Ｌｓを規定する支持軸３５に揺動可能に支持される円筒状の支点部４２と、吸気カム１５ａに当接するカム当接部としてのローラ４３と、ローラ４３を多数のニードルからなる軸受４４を介してその外周に回転可能に支持する支持軸４５と、支点部４２から突出して支持軸４５が摺動可能にかつ回転可能に設けられる１対のアーム部４１ａ，４１ｂと、支点部４２から連結壁３３に向かって延びている出力部としての駆動カム部４６と、付勢部材６０に当接する作用部Ａと、を有する。
【００５７】
支持軸４５に設けられるローラ４３は、そのカム当接点４３ａ（図１２参照）において吸気カム１５ａにころがり接触する。支点部４２には、上方に向かって開放する油孔８０（図１３（Ｂ）参照）が設けられ、動弁室１３内で飛散している潤滑油が、油孔から支持軸３５の軸３５ｂと支点部４２との摺動部に供給されて、支点部４２が潤滑される。
なお、カム当接点４３ａ、後述する付勢当接点４５a１，４５b１，４８ａ、作用点３４ａ，３７ａは、点のほかに線状または面状である当接点または作用点を含むものとし、その作用線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、当接点または作用点が線状または面状である場合、当接点または作用点に含まれる任意の点を通る直線であるとする。
【００５８】
駆動カム部４６は、ローラ４３から入力された吸気カム１５ａの弁駆動力をロッカアーム５０を介して１対の吸気弁１１に出力する。ロッカアーム５０を駆動する駆動カム部４６のカム面は、サブカム４０が揺動することによりロッカアーム５０を揺動させて吸気弁１１を開弁状態にする駆動面４６ａと、サブカム４０の揺動とは無関係にロッカアーム５０を揺動させることなく吸気弁１１を閉弁状態にする非駆動面４６ｂとから構成される。非駆動面４６ｂは揺動中心線Ｌｓを中心とする円柱面から構成される。そして、ロッカアーム５０のローラ５３が駆動面４６ａに接触するとき、吸気弁１１が開弁状態になり、ローラ５３が非駆動面４６ｂに接触するとき、吸気弁１１が閉弁状態になる。
図１４を参照すると、各アーム部４１ａ，４１ｂの貫通孔４１ｃに挿入されて各アーム部４１ａ，４１ｂに対して摺動可能に、かつ回転可能に嵌合する支持軸４５は、一方のアーム部４１ａの貫通孔４１ｃの周壁に設けられた円環状の装着溝４１ｄと、支持軸４５の外周に設けられた環状の装着溝４５ｄとに跨って装着される止め輪４７により軸方向（軸線方向でもある。）での移動が規制される。
【００５９】
図１０〜図１４を参照すると、支持軸４５の軸方向でローラ４３の両側方に配置される１対の作用部Ａは、軸線方向で各アーム部４１ａ，４１ｂを挟んでローラ４３とは反対側に軸線方向に突出する支持軸４５の円柱状の両軸端部４５ａ，４５ｂから構成される。両軸端部４５ａ，４５ｂには１対の付勢部材６０がそれぞれ当接する。
【００６０】
付勢部材６０は、軸線方向でローラ４３および１対のアーム部４１ａ，４１ｂを挟んでその両側に配置されて連結壁３３に保持される。各付勢部材６０は、各軸端部４５ａ，４５ｂに付勢力を作用させるべく軸端部４５ａ，４５ｂの付勢当接点４５a１，４５b１で当接する円板状の押圧部６１ａおよび該押圧部６１ａよりも小径の円柱状のロッド６１ｂとからなる押圧部材６１と、押圧部６１ａと連結壁３３との間に配置される弾発部材としての圧縮コイルバネからなるバネ６２とから構成される。ロッド６１ｂは、連結壁３３に圧入されて固定された案内部としての円筒状の案内筒３３ａに摺動可能に嵌合する。ロッド６１ｂおよび連結壁３３からローラ４３に向かって突出する案内筒３３ａは、バネ６２により囲まれて形成される内側スペースを利用して、バネ６２の内側に配置されるので、付勢部材６０を保持する連結壁３３の大型化が抑制される。
【００６１】
各軸端部４５ａ，４５ｂは、付勢当接点４５a１，４５b１が揺動中心線Ｌｓおよび駆動カム部４６よりもカム当接点４３ａの近くに位置する（図１２，図１４参照）と共に付勢当接点４５a１，４５b１での付勢力の作用線Ｌ１（図１２参照）が側面視で（すなわち揺動中心線Ｌｓの方向から見て）ローラ４３および吸気カム１５ａと重なるように、ローラ４３の近傍に設けられる。より具体的には、押圧部６１ａは、側面視でローラ４３と重なる位置にあり、軸線方向で１対のアーム部３１ａ，３１ｂの間で軸端部４５ａ，４５ｂに当接する（図１４参照）。
作用線Ｌ１の方向Ｂ１でのその全体が作用線Ｌ１と重なる位置にある付勢部材６０は、作用線方向Ｂ１で、駆動カム部４６および支点部４２と重なる位置に配置され、さらにはロッカアーム５０の各アーム部５１、弁押圧部５４およびローラ５３と重なる位置に配置される。
【００６２】
図１１〜４，図１５を参照すると、ロッカアーム５０は、揺動中心線Ｌｒを規定するロッカ軸３６の外周に摺動可能に嵌合して揺動可能に支持される１対の支点部５２と、各支点部５２からホルダ中心線Ｌｈに向かって延びている１対のアーム部５１と、駆動カム部４６のカム面に当接する従動当接部としてのローラ５３と、各アーム部５１の先端部に設けられて１対の吸気弁１１の弁ステム１１ａにそれぞれ当接する１対の弁押圧部５４と、を有する。
１対の支点部５２は、軸線方向で後述するローラ３７を挟んで配置される。駆動カム部４６のカム面にころがり接触するローラ５３は、両アーム部５１に挿入されて設けられる支持軸５５に多数のニードルからなる軸受５６を介して回転可能に支持される。直交方向でローラ５３と両支点部５２との間に設けられて両アーム部５１を連結する連結壁５１ｃおよび弁押圧部５４の両収容部５８を連結する連結壁５１ｄ（図１３（Ｂ）参照）により、ロッカアーム５０の剛性が高められる。
【００６３】
図１５を参照すると、軸線方向に離隔する１対の弁押圧部５４は、それぞれ、吸気弁１１のバルブクリアランスを調整する油圧式間隙調整部材５７と、間隙調整部材５７が収容される収容孔５８ａを形成する収容部５８とから構成される。
間隙調整部材５７は、吸気弁１１に指向して開口する収容孔５８ａに収容されるいずれも円筒状のインナ５７ａおよびアウタ５７ｂと、チェック弁５７ｃと、インナ５７ａおよびアウタ５７ｂ間に配置されるバネ５７ｄとを備える。収容部５８はインナ５７ａと協働してロッカアーム５０に設けられた油路８５に連通する油室５７ｅを形成し、インナ５７ａと弁ステム１１ａに当接するアウタ５７ｂとの間に、チェック弁５７ｃおよびバネ５７ｄが収容される油室５７ｆが形成される。両油室５７ｅ，５７ｆは、インナ５７ａに設けられてチェック弁５７ｃにより開閉される油孔５７ｇを通じて連通可能である。そして、油室５７ｆ内の潤滑油の油圧によりアウタ５７ｂが押されて弁ステム１１ａに当接して、バルブクリアランスが零となるように自動的に調整される。
【００６４】
図１１，図１３，図１５を参照すると、ロッカアーム５０に設けられる１対の油路８５は、それぞれ、各弁押圧部５４、各アーム部５１および各支点部５２に渡って、弁押圧部５４側から１回のドリル加工により直線状に形成される。各油路８５は、付勢部材６０に向けて潤滑油が噴出可能な噴口８５ａを端部とすると共に支点部５２に向かって延びており、支点部５２においてロッカ軸３６を囲んで設けられる円環状の給油路８４に連通する。そして、油路８５の延長上に付勢部材６０が配置される（図１１参照）。
給油路８４には、オイルポンプから吐出されてシリンダヘッド２に導かれた潤滑油が、下軸受部１７ａに設けられた油路８１から、一方のホルダ支点部３２ａおよび一方のアーム部３１ａに設けられてホルダ支点部３２ａにおいて油路８１に連通する油路８２および、ロッカ軸３６に設けられて各支点部５２において給油路８４に連通する油路８３を経て供給される。また、ロッカ軸３６には、ローラ３７とロッカ軸３６の摺動部に油路８３の潤滑油を供給する油路８６が設けられる。
油路８５は油室５７ｅの最上部に連通しており、その噴口８５ａは、油室５７ｅ内の溜まった空気を放出するエア抜き孔を兼ねる。そして、噴口８５ａには、油室５７ｅ内に所定値以上の油圧を確保すると共に潤滑油を噴流の形態で付勢部材６０に噴射するためのオリフィス８７が圧入されている。
【００６５】
図１０〜図１２を参照すると、制御カム７１ａと制御用付勢部材７２とは、制御用付勢部材７２の押圧部材７３が当接する連結壁３４における作用点３４ａでの付勢力の作用線Ｌ３の方向で、揺動中心線Ｌｒまたはロッカ軸３６を挟んで配置される。制御カム７１ａは、第１当接部としてのローラ３７にその作用点３７ａで当接して制御カム７１ａの駆動力を作用させ、制御用付勢部材７２の押圧部７３ａは、第２当接部としての連結壁３４に、より具体的には該連結壁３４に設けられた隆起部３４ｂに作用点３４ａで当接して制御付勢力を作用させる。ここで、駆動力および制御用付勢力は制御部材７０の制御力を構成し、ローラ３７および連結壁３４は制御部材７０の制御力が作用する制御用作用部を構成する。
【００６６】
そして、駆動力の作用点３７ａと揺動中心線Ｌｒとの距離ｄ２および制御用付勢力の作用点３４ａと揺動中心線Ｌｒとの距離ｄ３は、ホルダ中心線Ｌｈと揺動中心線Ｌｒとの距離ｄ１よりも小さい。そして、駆動力の作用線Ｌ２および制御用付勢力の作用線Ｌ３は、側面視でロッカ軸３６と重なり、この実施形態ではロッカ軸３６と交差する。また、両作用点３７ａ，３４ａは、軸線方向でホルダ３０の中央部に、または平面視で軸線方向でのホルダ３０の中心線と重なるように位置する。
押圧部７３ａは、揺動中心線Ｌｒの近傍で隆起部３４ｂに当接する。より具体的には、距離ｄ２は、距離ｄ３のほぼ２倍または２倍以下に設定され、距離ｄ２は距離ｄ１のほぼ１／４以下である。
【００６７】
ローラ３７は、１対の弁押圧部５４の配列方向（軸線方向でもある。）でローラ３７を挟んで両側に配置される１対の支点部５２により形成される収容空間５９に収容される。
さらに、図１０に示されるように、制御カム７１ａと制御用付勢部材７２とローラ３７とは、シリンダ軸線Ｌｃおよび吸気カム１５ａの回転中心線Ｌｉに平行な１つの平面Ｐｄと交差する位置に配置される。
また、連結壁３４には上下方向または作用線Ｌ３の方向Ｂ３で押圧部７３ａに指向する貫通孔からなる油路８８が形成され、連結壁３４の上面に付着した潤滑油が油路８８を通って押圧部７３ａと隆起部３４ｂとの摺動部である作用点３４ａに供給されて、作用点３４ａ、およびバネ７４と収容部２ｂとの摺動部が潤滑される。
【００６８】
次に、図１２，図１６を参照して、吸気側動弁装置Ｖｉの動作について説明する。
例えばエンジンＥが高速回転領域または高負荷領域で運転されるとき、ホルダ３０が図１２に示される最大リフト位置を占める。このとき、制御カム７１ａは、その回転範囲においてカム山の高さが最大となる位置でローラ３７に当接する。そして、回転する吸気カム１５ａにより駆動されて時計方向に回転するサブカム４０は、駆動カム部４６の駆動面４６ａによりロッカアーム５０を時計方向に回転させて、吸気弁１１は、吸気カム１５ａがそのカム山の頂点でローラ４３に当接するとき、伝達機構Ｔにより変更され得る最大リフト量の変更範囲において、最大値となる最大リフト量で開弁する。図１２には、このときの吸気カム１５ａ、サブカム４０、ロッカアーム５０、付勢部材６０および吸気弁１１が二点鎖線で示され、ローラ４３が吸気カム１５ａのベース円に当接し、かつローラ５３が非駆動面４６ｂに当接していて、吸気弁１１が閉弁状態にあるときの吸気カム１５ａ、サブカム４０、ロッカアーム５０および付勢部材６０が実線で示されている。
【００６９】
そして、エンジンＥがより低速の回転領域またはより小さい負荷領域に移行するとき、制御軸７１が電動モータＭ（図１１参照）により駆動されて反時計方向に回転するにつれて、制御用付勢部材７２により付勢されているホルダ３０は、ローラ３７が制御カム７１ａのカム山の高さがより低い部分に当接することにより、ホルダ中心線Ｌｈを中心に時計方向に回転する。ホルダ３０のこの回転により、揺動中心線Ｌｒが時計方向に回転し、同時に、軸端部４５ａ，４５ｂに当接する付勢部材６０によりローラ４３が揺動中心線Ｌｓを中心に反時計方向に回転して、ローラ５３は、駆動カム部４６において駆動面４６ａ側から非駆動面４６ｂ側に移動した位置で接触する。このため、駆動面４６ａによりロッカアーム５０が駆動されたとき、吸気弁１１の最大リフト量は連続的に小さくなる。このとき、位相可変装置１９（図１１参照）が位相制御を行わない場合には、吸気弁１１の開時期が連続的に遅角すると共に、閉時期が連続的に進角して開弁期間が連続的に短くなり、さらに最大リフト量となる時期が連続的に進角する。
【００７０】
制御軸７１がさらに反時計方向に回転して、ホルダ３０が図１６に示される最小リフト位置を占める。このとき、制御カム７１ａは、その回転範囲においてカム山の高さが最小となる位置でローラ３７に当接する。そして、サブカム４０は回転する吸気カム１５ａにより駆動されて時計方向に回転するものの、ローラ５３は駆動カム部４６の非駆動面４６ｂのみと接触するため、ロッカアーム５０は揺動中心線Ｌｒを中心に回転することなく、吸気弁１１は、吸気カム１５ａがそのカム山の頂点でローラ４３に当接するときにも閉弁状態を維持する。図１６には、このときの吸気カム１５ａ、サブカム４０および付勢部材６０が二点鎖線で示され、ローラ４３が吸気カム１５ａのベース円に当接して吸気弁１１が閉弁状態にあるときの吸気カム１５ａ、サブカム４０、ロッカアーム５０および付勢部材６０が実線で示されている。したがって、最小リフト位置では、最大リフト量が零となって、吸気弁を休止状態とすることが可能になる。
【００７１】
また、制御軸７１が時計方向に回転して、ホルダ３０が、図１６に示される最小リフト位置を占める状態から、図１２に示される最大リフト位置に向かって回転するときは、伝達機構Ｔが前述とは逆の動作をして、吸気弁１１の最大リフト量が連続的に大きくなる。
【００７２】
次に、前述のように構成された動弁機構１４１の作用および効果について説明する。
サブカム４０の作用部Ａである各軸端部４５ａ，４５ｂは、付勢当接点４５a１，４５b１が揺動中心線Ｌｓよりもローラ４３の近くに位置すると共に付勢力の作用線Ｌ１が側面視でローラ４３と重なるように、サブカム４０の近傍に設けられることにより、ローラ４３と付勢当接点４５a１，４５b１との距離を短くすることができるので、サブカム４０が小型・軽量化され、しかもローラ４３と付勢当接点４５a１，４５b１との間でのサブカム４０の変形が抑制される結果、吸気カム１５ａに対するサブカム４０の追随性が向上して、吸気弁１１の開閉制御の精度が向上する。
【００７３】
カム当接部がサブカム４０のアーム部４１ａ，４１ｂに回転可能に設けられる支持軸４５に設けられるローラ４３であり、作用部Ａがアーム部４１ａ，４１ｂを挟んでローラ４３とは反対側に突出する円柱状の軸端部４５ａ，４５ｂであることにより、作用部Ａをカム当接部であるローラ４３の近傍に容易に設けることができるうえ、軸端部４５ａ，４５ｂはアーム部４１ａ，４１ｂを挟んでローラ４３とは反対側に位置するため、アーム部４１ａ，４１ｂを軸線方向でローラ４３に近接させることができるので、アーム部４１ａ，４１ｂを軸線方向で小型化できて、サブカム４０が軽量化される。また、軸端部４５ａ，４５ｂは回転可能であるので、付勢部材６０との当接による軸端部４５ａ，４５ｂの偏摩耗の発生が防止され、作用部Ａの耐久性が向上する。
【００７４】
ホルダ３０は、サブカム４０を支持すると共に軸線方向に離隔する１対のアーム部３１ａ，３１ｂと、１対のアーム部３１ａ，３１ｂを連結する連結壁３３を有し、付勢部材６０は軸線方向でローラ４３の両側に配置されて連結壁３３に保持されることにより、付勢当接点４５a１，４５b１をローラ４３のカム当接点４３ａに近づけて配置することができるので、サブカム４０が小型・軽量化され、しかもカム当接点４３ａと付勢当接点４５a１，４５b１との間でのサブカム４０の変形が抑制される結果、吸気カム１５ａに対するサブカム４０の追随性が向上して、吸気弁１１の開閉制御の精度が向上する。また、付勢部材６０はローラ４３を挟んで配置されるので、ローラ４３を安定した状態で吸気カム１５ａに当接させることができること、また各付勢部材６０がホルダ３０において剛性が高い連結壁３３に保持されることにより、吸気弁１１の開閉制御の精度向上に寄与する。
【００７５】
付勢部材６０は付勢力の作用線方向Ｂ１で、収容空間３９内に収容される駆動カム部４６、支点部４２、各アーム部５１、弁押圧部５４およびローラ５３と重なる位置に配置されることにより、駆動カム部４６、支点部４２、各アーム部５１、弁押圧部５４およびローラ５３を配置するために伝達機構Ｔに形成されるスペースを利用して付勢部材６０が配置されるので、動弁機構１４１を小型化することができる。
【００７６】
ロッカアーム５０は、吸気弁１１のバルブクリアランスを調整する油圧式間隙調整部材５７と、間隙調整部材５７を収容すると共に間隙調整部材５７と協働して油室５７ｅを形成する収容部５８とを有し、収容部５８には、油室５７ｅ内の空気を放出するエア抜き孔となる噴口８５ａが付勢部材６０を指向して設けられることにより、間隙調整部材５７の油室５７ｅのエア抜き孔を利用して付勢部材６０に潤滑油を供給できるので、伝達機構Ｔのロッカアーム５０を利用することにより、付勢部材６０に潤滑油を供給する油路を別途形成することなく、付勢部材６０の潤滑性を向上させることができる。
【００７７】
ロッカアーム５０はホルダ３０に揺動可能に支持される支点部５２を有し、ロッカアーム５０には、付勢部材６０に向けて潤滑油が噴出可能な噴口８５ａを端部とすると共に支点部５２に向かう直線状の油路８５が形成され、油路８５の延長上に付勢部材６０が配置されることにより、ロッカアーム５０に形成される油路８５を通じて付勢部材６０に潤滑油が供給されるので、伝達機構Ｔのロッカアーム５０を利用して設けられた油路８５により、付勢部材６０の潤滑性を向上させることができると共に、直線状の油路８５を１回のドリル加工により形成できるので、油路８５の形成が容易になる。
【００７８】
ロッカアーム５０は、ホルダ３０のアーム部３１ａ，３１ｂに揺動可能に支持され、制御部材７０がホルダ３０に作用させる制御力である駆動力と制御用付勢力の作用点３７ａ，３４ａとロッカアーム５０の揺動中心線Ｌｒとの距離ｄ２，ｄ３は、ホルダ中心線Ｌｈと揺動中心線Ｌｒとの距離ｄ１よりも小さいこと、または、駆動力と制御用付勢力の作用線Ｌ２，Ｌ３は、側面視でロッカ軸３６と重なることにより、制御部材７０の制御力は、ホルダ３０においてロッカアーム５０を支持するために剛性が高い揺動中心線Ｌｒに近い位置に作用するので、ホルダ３０の大型化・重量増を抑制しながら、制御力や弁駆動力などの荷重によるホルダ３０の変形が抑制されて、制御部材７０により駆動されるホルダ３０の移動応答性が向上し、吸気弁１１の開閉制御の精度が向上する。
【００７９】
制御部材７０は、ホルダ３０のローラ３７に当接して駆動力を作用させる制御軸７１と、ホルダ３０の連結壁３４に当接すると共にローラ３７を制御軸７１の制御カム７１ａに対して付勢する制御用付勢力を発生する制御用付勢部材７２とから構成され、制御用付勢部材７２は、揺動中心線Ｌｒの近傍で、連結壁３４に当接することにより、制御用付勢部材７２はロッカ軸３６の近傍で連結壁３４に当接するので、制御用付勢力によるホルダ３０の変形が抑制されて、制御軸７１に対するローラ３７の追随性が向上して、吸気弁１１の開閉制御の精度向上に寄与する。
【００８０】
制御カム７１ａはロッカ軸３６に回転可能に支持されるローラ３７に当接することにより、制御カム７１ａからの駆動力が作用するローラ３７がロッカアーム５０を支持するロッカ軸３６を利用して支持されるので、部品点数が削減され、コストが削減される。
【００８１】
ロッカアーム５０は、１対の吸気弁１１をそれぞれ押圧する１対の弁押圧部５４と、ローラ３７が収容される収容空間５９を形成すると共に１対の弁押圧部５４の配列方向でローラ３７を挟んで両側に配置される１対の支点部５２を有することにより、１対の弁押圧部５４を有するロッカアーム５０は、１対の支点部５２でロッカ軸３６に支持されるので、ロッカアーム５０の傾きが防止されて、安定して支持されるうえ、ローラ３７は１対の支点部５２の間に形成される収容空間５９に配置されるので、動弁機構１４１を小型化することができる。
【００８２】
制御カム７１ａと制御用付勢部材７２とローラ３７とは、シリンダ軸線Ｌｃおよび回転中心線Ｌｉに平行な１つの平面Ｐｄと交差する位置に配置されることにより、平面Ｐｄ上に制御カム７１ａ、ローラ３７および制御用付勢部材７２が並んで配置されるので、駆動力と制御用付勢力によるホルダ３０の変形が抑制されてホルダ３０への駆動力と制御用付勢力の伝達効率が向上し、さらに制御用付勢力に基づく制御カム７１ａに対するローラ３７の追随性も向上して、吸気弁１１の開閉制御の精度が向上する。
【００８３】
制御用付勢部材７２は、ロッカ軸３６の近傍で１対のアーム部３１ａ，３１ｂを連結する連結壁３４に当接することにより、ホルダ３０の剛性を高めるために剛性が高い連結壁３４に制御用付勢部材７２の制御用付勢力が作用するので、吸気弁１１の開閉制御の精度向上に寄与する。さらに、連結壁３４には、制御用付勢部材７２が当接する隆起部３４ｂが設けられているので、連結壁３４の剛性が一層高められる。
【００８４】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、動弁機構１４１は上述した構成のものに限らず、制御軸の回転によって最大リフト量を制御するタイプのものであれば、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１１  吸気弁
１２  排気弁
１５，１６  カム軸
３０  ホルダ
３３，３４  連結壁
３７  ローラ
４０  サブカム
４３  ローラ
４６  駆動カム部
５０  ロッカアーム
６０  付勢部材
７０  制御部材
７１  制御軸
７２  制御用付勢部材
１０５  電子制御ユニット
１４１  動弁機構
１４２  モータ
１４４  ギヤ機構
１４５  制御軸回転角度センサ
Ｅ  内燃機関
Ｖ  動弁装置
Ｔ伝達機構
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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