(57)【要約】【課題】動弁の開弁時期の変化量を可変可能な動弁機構を提供する。【解決手段】駆動軸１１と、駆動軸１１に設けられた駆動カム１１２と、駆動カム１１２の外周に相対回転可能に嵌合したリンクアーム１２と、主軸部１３１と偏心カム部１３２とを有するクランク形状の制御軸１３と、偏心カム部１３２に回転可能に装着され、かつリンクアーム１２により揺動される揺動アーム１４と、揺動アーム１４にリンクロッド１５を介して連結されて動弁を押圧する揺動カム１６と、を備えた内燃機関の動弁機構１０において、制御軸１３は主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量を変更可能な偏心量変更手段４１を有している。これにより、偏心カム部１３２の主軸部１３１に対する偏心量が大となるほど、動弁のバルブリフト量を変更する際の動弁の開弁時期の変化量が小さくなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の回転に同期して回転する駆動軸と、前記駆動軸に設けられた駆動カムと、該駆動カムの外周に相対回転可能に嵌合したリンクアームと、前記駆動軸と平行に設けられ、かつ主軸部と偏心カム部とを有する回転可能な制御軸と、該制御軸の偏心カム部に回転可能に装着され、かつ前記リンクアームにより揺動される揺動アームと、前記駆動軸に回転可能に支持されるとともに、前記揺動アームにリンクロッドを介して連結され、該揺動アームに伴って揺動することにより動弁を押圧する揺動カムと、を備え、前記動弁のバルブリフト量を可変とする内燃機関の動弁機構であって、
前記制御軸は、前記主軸部に対して、前記偏心カム部がオフセットしたクランク形状を呈した内燃機関の動弁機構において、
前記制御軸は、前記偏心カム部の前記主軸部に対する偏心量を変更可能な偏心量変更手段を有することを特徴とする内燃機関の動弁機構。
【請求項２】
前記偏心量変更手段は、車両の加速時において前記偏心カム部の前記主軸部に対する偏心量を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁機構。
【請求項３】
前記偏心量変更手段は、車両の減速時において前記偏心カム部の前記主軸部に対する偏心量を小さくすることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の動弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
動弁のバルブリフト特性を変更可能な動弁機構が従来より広く知られている。  特許文献１には、動弁のバルブリフト特性を変更する際に、動弁の開弁時期が略一定となり、動弁のバルブリフトの中心角及び動弁の閉弁時期が変更される可変動弁機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように、動弁のバルブリフト特性を変更する際に、動弁の開弁時期が略一定となり、動弁のバルブリフトの中心角及び動弁の閉弁時期が変更される可変動弁機構においては、減速時に動弁のバルブリフト作動角が縮小され、バルブリフト量を小さくする際に、動弁の開弁時期の変化代が少ないため、バルブオーバーラップを素早く小さくできないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明は、駆動軸と、この駆動軸に設けられた駆動カムと、該駆動カムの外周に相対回転可能に嵌合したリンクアームと、前記駆動軸と平行に設けられ、かつ主軸部と偏心カム部とを有する制御軸と、該制御軸の偏心カム部に回転可能に装着され、かつ前記リンクアームにより揺動される揺動アームと、前記駆動軸に回転可能に支持されるとともに、前記揺動アームにリンクロッドを介して連結され、該揺動アームに伴って揺動することにより動弁を押圧する揺動カムと、を備え、前記制御軸は、前記主軸部に対して、前記偏心カム部がオフセットしたクランク形状を呈した内燃機関の動弁機構において、前記制御軸は、前記偏心カム部の前記主軸部に対する偏心量を変更可能な偏心量変更手段を有することを特徴としている。前記主軸部に対して前記偏心カム部がオフセットしたクランク形状の制御軸を有する動弁機構においては、前記偏心カム部の前記主軸部に対する偏心量が大きくなるほど、動弁のバルブリフト量を変更する際の動弁の開弁時期の変化量を小さくできる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、動弁のバルブリフト量を変更する際の動弁の開弁時期の変化量を可変することが可能となるので、運転状態に応じて前記偏心カム部の前記主軸部に対する偏心量を変更することで、内燃機関の運転性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る内燃機関の動弁機構を模式的に示した説明図。
【図２】本発明に係る内燃機関の動弁機構を模式的に示した説明図。
【図３】偏心量変更手段の一例を模式的に示した説明図。
【図４】制御軸の偏心カム部の偏心量が大きい場合の吸気弁のバルブリフト特性を示す説明図。
【図５】揺動アームの姿勢変化が大きい場合の作動角変化に対する中心角位置の変化との関係を模式的に説明図であって、（ａ）は作動角が大きい場合の説明図であり、（ｂ）は作動角が小さい場合の説明図。
【図６】制御軸の偏心カム部の偏心量が小さい場合の吸気弁のバルブリフト特性を示す説明図。
【図７】揺動アームの姿勢変化が小さい場合の作動角変化に対する中心角位置の変化との関係を模式的に説明図であって、（ａ）は作動角が大きい場合の説明図であり、（ｂ）は作動角が小さい場合の説明図。
【図８】制御軸の偏心カム部の偏心量が大きい場合のリフト特性改善を示す説明図であって、（ａ）は偏心カム部の偏心量が大きい場合を示す説明図であり、（ｂ）は偏心カム部の偏心量が小さい場合を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１及び図２は、本発明に係る内燃機関の動弁機構１０を模式的に示した説明図である。
【０００９】
本実施形態の動弁機構１０は、１気筒あたり２つの動弁としての吸気弁１を備え、かつ吸気弁１のバルブリフト量を内燃機関の運転状態に応じて変更可能なものである。詳述すると、本実施形態の動弁機構１０は、低速低負荷域では、高速高負荷域に比べて、バルブリフト量が小さくなると共に、吸気弁１のリフト作動角、すなわち吸気弁１の開弁期間が小さくなるよう変更可能であり、高速高負荷域では、低速低負荷域に比べて、バルブリフト量が大きくなると共に、吸気弁１のリフト作動角、すなわち吸気弁１の開弁期間が大きくなるよう変更可能なものである。つまり、動弁機構１０は、吸気弁１のバルブリフト量が大きくなると吸気弁１のリフト作動角も大きくなり、吸気弁１のバルブリフト量が小さくなると吸気弁１のリフト作動角も小さくなる。
【００１０】
動弁機構１０は、機関前後方向（気筒列方向）に沿ってシリンダヘッド上部に回転自在に支持された駆動軸１１と、駆動軸１１に設けられた駆動カム１１２と、駆動カム１１２の外周に相対回転可能に嵌合したリンクアーム１２と、駆動軸１１と平行に設けられ、かつ主軸部１３１と偏心カム部１３２とウェブプレート１３３とを有する回転可能な制御軸１３と、制御軸１３の偏心カム部１３２に回転可能に装着され、かつリンクアーム１２により揺動される揺動アーム１４と、駆動軸１１に回転可能に支持されるとともに、揺動アーム１４に細長いリンクロッド１５を介して連結され、揺動アーム１４に伴って揺動することにより吸気弁１を押圧する揺動カム１６と、から大略構成され、内燃機関の回転に同期して回転する駆動軸１１に応動して揺動カム１６が揺動し、吸気弁１を開閉するものである。尚、駆動軸１１及び制御軸１３は図示せぬ軸受により回転自在に支持されている。
【００１１】
駆動軸１１は、内燃機関のクランク軸（図示せず）からトルクが伝達されて回転するものであって、円筒形状の駆動軸本体１１１と駆動カム１１２とから構成されている。駆動カム１１２は、駆動軸本体１１１の軸心から偏倚した偏心回転カムであって、駆動軸本体１１１に固定されており、駆動軸本体１１１と一体回転する。駆動カム１１２の軸心は駆動軸本体１１１の軸心から径方向へ所定量オフセットするよう設定されている。そして駆動カム１１２は、連結ピン（図示せず）によって駆動軸本体１１１に連結固定されている。
【００１２】
揺動アーム１４は、キャップ１４１と、リンクアーム１２と連係する円柱形状のピン部２１を有するアームボディ１４２と、とから大略構成され、キャップ１４１とキャップ１４１よりも駆動軸１１側に位置するアームボディ１４２とにより偏心カム部１３２を挟み込み、回転可能に支持している。換言すると、揺動アーム１４は、制御軸１３の偏心カム部１３２を回転可能に支持する制御軸支持部１４３と、リンクアーム１２と連係する円柱形状のピン部２１とを有している。制御軸支持部１４３は、キャップ１４１に形成されたキャップ側制御軸支持部３６と、アームボディ１４２に形成されたアームボディ側制御軸支持部３７とによって構成されている。さらに言えば、揺動アーム１４は、その一端側に制御軸支持部１４３が形成され、他端側にピン部２１が形成されている。尚、キャップ１４１とアームボディ１４２とは、ボルト３８により結合されている。
【００１３】
リンクロッド１５は、一端がピン２２を介して揺動アーム１４のアームボディ１４２に連結され、他端が回転支点としてのピン２３を介して揺動カム１６に連結されている。換言すれば、リンクロッド１５は、一端がピン２２を介して揺動アーム１４の他端側に連結されている。つまり、リンクロッド１５は、制御軸１３に対して揺動アーム１４のピン部２１と同一側に位置するピン２３を介して揺動アーム１４に連係されている。ここでピン２２は、ピン部２１よりも偏心カム部１３２の軸心から離れている。
【００１４】
揺動カム１６は、パイプ１７に固設された一対の部材であり、パイプ１７は、駆動軸１１を挿通し、駆動軸１１を中心として揺動自在となっている。そして、揺動カム１６の揺動により押圧されたバルブロッカアーム１８により吸気弁１が開閉するようになっている。
【００１５】
制御軸１３は、主軸部１３１の軸心に対して偏心カム部１３２の軸心がオフセットしたクランク形状を呈し、主軸部１３１と偏心カム部１３２がウェブプレート１３３を介して接続されている。この制御軸１３は、アクチュエータ（図示せず）によって所定回転角度範囲内で回転するように制御される。アクチュエータは、クランク角センサやエアフロメータ、水温センサ等の各種センサからの検出信号から検出された内燃機関の現在の運転状態に基づいて制御軸１３を回転制御するものである。そして、制御軸１３が回転制御されると、偏心カム部１３２の偏倚位置が調整され、揺動アーム１４の揺動中心が変更される。そして、制御軸１３の回転角度位置に応じて吸気弁１のリフトならびに作動角が、両者同時に、連続的に拡大、縮小する。
【００１６】
また、制御軸１３は、偏心カム部１３２の主軸部１３１に対する偏心量を変更可能な偏心量変更手段４１（図３を参照）を有している。図３は、この偏心量変更手段４１の一例を模式的に示した説明図である。この偏心量変更手段４１は、ウェブプレート１３３と偏心カム部１３２から突出する突出片４２とによって画成された油室４３と、油室４３が縮小する方向、すなわち、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量が大きくなる方向に突出片４２を付勢するよう配置されたバネ部材４４と、から大略構成され、アクセルＯＦＦ（減速時）となると油室４３に作動油を供給し、偏心カム部１３２をバネ部材４４の付勢力に抗って主軸部１３１側に移動させ、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量を小さくし、アクセルＯＮ（加速時）となると、油室４３に作動油を供給するのを中止し、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量を大きくする。詳述すると、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量は、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の可動域の最大値と最小値の２位置にＯＮ／ＯＦＦ的に制御される。油室４３に供給される作動油は、例えば、制御軸１３の主軸部１３１内に形成された油路４５から供給される。尚、図３においては、偏心カム部１３２の軸方向の一端側の偏心量変更手段４１のみ図示しているが、他端側にも一端側と同様の偏心量変更手段４１が設けられている。
【００１７】
このように構成された本実施形態の動弁機構１０においては、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量が大きく設定されている場合（加速時）には、制御軸１３の回転角度位置に応じて、図４に示すように、吸気弁１の開弁時期を略一定としつつ、吸気弁１のリフト作動角及びバルブリフト量を連続的に拡大縮小することができる。
【００１８】
これは、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量が大きい場合には、揺動アーム１４の姿勢変化が大きくなるからである。図５に示すように、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量を大きくして、揺動アーム１４の回転半径を大きくすることにより、作動角変化に対する中心角位置を取る駆動カム１１２角度位置の変化が大きくなるからである。
【００１９】
一方、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量が小さく設定されている場合（減速時）には、制御軸１３の回転角度位置に応じて、図６に示すように、吸気弁１のリフト作動角の中心を略一定としつつ、吸気弁１のリフト作動角及びバルブリフト量を連続的に拡大縮小することができる。
【００２０】
これは、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量が小さい場合には、揺動アーム１４の姿勢変化が小さくなるからである。図７に示すように、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量を小さくして、揺動アーム１４の回転半径を小さくすることにより、作動角変化に対する中心角位置を取る駆動カム１１２角度位置の変化が小さくなるからである。
【００２１】
また、図８に示すように、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量が大きい場合（図８ａ）は、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量が小さい場合（図８ｂ）に対して、リンク姿勢の改善によりリフト特性が改善する。詳述すると、連結ピン２３と駆動軸本体中心とを結ぶ直線と、リンクロッド１５とによる挟角αは、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量が大きい場合の方が偏心量が小さい場合に比べて小さくなる（α１＜α２）。また、リンクアーム１２と揺動アーム１４とによる挟角βは、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量が大きい場合の方が偏心量が小さい場合に比べて大きくなる（β１＞β２）。
【００２２】
このように本実施形態においては、加速時には、吸気弁開時期を略一定にしつつ吸気弁１のリフト作動角及びバルブリフト特性を連続的に変化させることができ、減速時には、吸気弁１のリフト作動角の中心を略一定としつつ、吸気弁１のリフト作動角及びバルブリフト量を連続的に拡大縮小することができるので（吸気弁１のリフト作動角及びバルブリフト量の変化に伴い吸気弁開時期も変化するので）、加速時においては排気弁とのバルブオーバーラップを抑制することでトルク向上を図ることができ、減速時においてはバルブオーバーラップを素早く小さくすることができる。つまり、本実施形態においては、運転状態に応じて、吸気弁開時期の変化量特性を変化させることによって、内燃機関の運転性能を向上させることができる。
【００２３】
詳述すると、本実施形態においては、加速時においては、吸気弁開時期が略一定に保たれるので、排気弁とのバルブオーバラップを抑制しつつ吸気弁１の開弁期間を大きくすることができ、加速性能及び応答性能を向上させることができる。すなわち、吸気弁のリフト作動角の中心を略一定としつつ、吸気弁のリフト作動角及びバルブリフト量を連続的に拡大縮小する作動角変更機構と、吸気弁のリフト作動角の中心位相を可変する位相可変機構とを組み合わせた動弁機構では、加速時に吸気弁のリフト作動角を拡大する際には、前記位相可変機構によって吸気弁のリフト作動角の中心を遅角させることで吸気弁開時期が進角しないようにする必要があり、前記位相可変機構の応答性に動弁機構の応答性が依存することになるが、本実施形態の動弁機構１０は、このような位相可変機構がなくとも、吸気弁開時期が略一定に保たれる。
【００２４】
また、本実施形態においては、減速時には、バルブリフト量が小さくなるほど、吸気弁開時期が遅角するので、バルブオーバーラップが素早く小さく。
【００２５】
尚、本実施形態においては、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量を大きくすることで、吸気弁開時期を略一定にしつつ吸気弁１のリフト作動角及びバルブリフト特性を連続的に変化させることができるので、バルブリセスを浅くすることができ、燃焼室の表面積を小さくでき、冷却損失が低減されて燃費の向上を図ることができる。
【００２６】
また、本実施形態においては、油室４３に作動油を供給することで、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量を小さくしているが、油室４３に作動油を供給することで、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量が大きくなるように構成することも可能である。
【００２７】
例えば、内燃機関が燃焼室に直接燃料を噴射する直接噴射式内燃機関の場合、始動時の排気ガスを減らすためには、超リタード燃焼を行って排気温度を上昇させるような場合に燃焼室に内に空気を入れて燃焼を安定させたいので、吸気弁開時期の変化量が少ない方が有利であり、初期位置において主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量が少ない構成、すなわち油室４３に作動油を供給することで主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量が大きくなるように構成するほうが有利である。
【００２８】
また、内燃機関がポート噴射を行うものである場合、始動時の排気ガスを減らすためには、必要な空気量を燃焼室に入れると共に、排気弁とのバルブオーバーラップを大きくて、後燃えのＨＣを吸気側に戻し、再度燃焼させると共に、吸気ポートを暖め気化の促進を図りたいので、吸気弁開時期の変化量が大きい方が有利であり、初期位置において主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量が大きい構成、すなわち油室４３に作動油を供給することで、主軸部１３１に対する偏心カム部１３２の偏心量が小さくなるように構成するほうが有利である。
【００２９】
また、上述した実施形態においては、偏心量変更手段の駆動源が油圧となっているが、偏心量変更手段の駆動源は油圧にのみ限定されるものではなく、例えば、モータにより制御軸１３の偏心カム部１３２の位置を切り換えるように構成してもよい。
【００３０】
上述した実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００３１】
（１）  内燃機関の回転に同期して回転する駆動軸と、前記駆動軸に設けられた駆動カムと、該駆動カムの外周に相対回転可能に嵌合したリンクアームと、前記駆動軸と平行に設けられ、かつ主軸部と偏心カム部とを有する回転可能な制御軸と、該制御軸の偏心カム部に回転可能に装着され、かつ前記リンクアームにより揺動される揺動アームと、前記駆動軸に回転可能に支持されるとともに、前記揺動アームにリンクロッドを介して連結され、該揺動アームに伴って揺動することにより動弁を押圧する揺動カムと、を備え、前記動弁のバルブリフト量を可変とする内燃機関の動弁機構であって、前記制御軸は、前記主軸部に対して、前記偏心カム部がオフセットしたクランク形状を呈した内燃機関の動弁機構において、前記制御軸は、前記偏心カム部の前記主軸部に対する偏心量を変更可能な偏心量変更手段を有する。主軸部に対して偏心カム部がオフセットしたクランク形状の制御軸を有する動弁機構においては、前記偏心カム部の前記主軸部に対する偏心量が大きくなるほど、動弁のバルブリフト量を変更する際の動弁の開弁時期の変化量を小さくできる。これによって、動弁のバルブリフト量を変更する際の動弁の開弁時期の変化量を可変することが可能となるので、運転状態に応じて前記偏心カム部の前記主軸部に対する偏心量を変更することで、内燃機関の運転性能を向上させることができる。
【００３２】
（２）  前記（１）に記載の内燃機関の動弁機構において、前記偏心量変更手段は、車両の加速時において前記偏心カム部の前記主軸部に対する偏心量を大きくする。加速時においては、動弁のバルブリフト量を変更する際の動弁の開弁時期の変化量を小さくすることで、バルブオーバーラップ量を抑制することができ、トルク向上を図ることができる。
【００３３】
（３）  前記（１）または（２）に記載の内燃機関の動弁機構において、前記偏心量変更手段は、車両の減速時において前記偏心カム部の前記主軸部に対する偏心量を小さくする。減速時においては、動弁のバルブリフト量を変更する際の動弁の開弁時期の変化量を大きくすることで、減速時にバルブリフト量を小さくする際に、バルブオーバーラップを素早く小さくできる。
【符号の説明】
【００３４】
１０…動弁機構
１１…駆動軸
１１１…駆動軸本体
１１２…駆動カム
１２…リンクアーム
１３…制御軸
１３１…主軸部
１３２…偏心カム部
１４…揺動アーム
１５…リンクロッド
１６…揺動カム
４１…偏心量変更手段
４２…突出片
４３…油室
４４…バネ部材
４５…油路
【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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