(57)【要約】【課題】油圧式可変動弁装置の応答性の悪化を抑制する内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】内燃機関の吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を油圧により変更する油圧式可変動弁装置と、モータ、前記モータによって軸方向に移動して前記吸気弁及び排気弁の他方の弁の動作特性を変更する制御軸、前記制御軸へ油を吐出する開口が形成され前記制御軸を支持する軸受部、前記制御軸の軸方向の移動に応じて前記開口の開口率を変更する変更部、を含む可変動弁装置と、前記油圧式可変動弁装置に油を供給して前記吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を変更する際に、前記変更部により前記開口率を縮小させるように前記制御軸を移動させる制御部と、を備えた内燃機関の制御装置。【選択図】図９
2014181645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を油圧により変更する油圧式可変動弁装置と、
モータ、前記モータによって軸方向に移動して前記吸気弁及び排気弁の他方の弁の動作特性を変更する制御軸、前記制御軸へ油を吐出する開口が形成され前記制御軸を支持する軸受部、前記制御軸の軸方向の移動に応じて前記開口の開口率を変更する変更部、を含む可変動弁装置と、
前記油圧式可変動弁装置に油を供給して前記吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を変更する際に、前記変更部により前記開口率を縮小させるように前記制御軸を移動させる制御部と、を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項２】
内燃機関の吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を油圧により変更する油圧式可変動弁装置と、
モータ、前記モータによって軸方向に移動して前記吸気弁及び排気弁の他方の弁の動作特性を変更する制御軸、前記制御軸へ油を吐出する開口が形成され前記制御軸を支持する軸受部、前記制御軸の軸方向の移動に応じて前記開口の開口率を変更する変更部、を含む可変動弁装置と、
前記油圧式可変動弁装置への油の供給を停止して前記吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を変更する際に、前記変更部により前記開口率を増大させるように前記制御軸を移動させる制御部と、を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記油圧式可変動弁装置への油の供給を停止して前記吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を変更する際に、前記変更部により前記開口率を増大させるように前記制御軸を移動させる、請求項１の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記変更部は、前記制御軸の外周面に設けられた溝部であり、
前記開口は、前記溝部へ油を吐出する、請求項１乃至３の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記油圧式可変動弁装置に油が供給されることにより前記吸気弁及び排気弁の一方の弁のリフト量及び作用角の少なくとも一方が縮小され、
前記変更部により前記開口率を縮小させるように前記制御軸を移動させることにより前記吸気弁及び排気弁の他方の弁のリフト量及び作用角の少なくとも一方が縮小され、
前記油圧式可変動弁装置に油の供給が停止されて前記吸気弁及び排気弁の一方の弁のリフト量及び作用角の少なくとも一方が拡大し、
前記変更部により前記開口率を増大させるように前記制御軸を移動させることにより前記吸気弁及び排気弁の他方の弁のリフト量及び作用角の少なくとも一方が拡大する、請求項１乃至４の何れかの内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、油圧が閾値以下か又は前記閾値を超えているかに応じて、前記開口率を変更せずに前記吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を変更する、又は前記開口率を変更して前記吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を変更する、請求項１乃至５の何れかの内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、油の温度及び前記内燃機関の回転数の少なくとも一方に基づいて前記油圧が前記閾値よりも高いか低いかを判定する、請求項６の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記油圧可変動弁装置は、
カムシャフトと共に回転するカムベース部と、
前記カムベース部の外周から突出した高位置と前記高位置よりも低い低位置間を揺動可能に前記カムベース部に連結されたカムロブ部と、
前記カムロブ部を前記高位置側へ付勢する付勢部材と、
前記カムロブ部を前記低位置側へ付勢するカムフォロアと、
前記カムロブ部に保持され前記高位置及び低位置で前記カムロブ部を前記カムベース部にロックするロック部材と、
前記カムベース部に形成され、前記高位置にある前記カムロブ部のロックを切り替えるように前記ロック部材に油圧を作用させ、前記低位置にある前記カムロブ部のロックを切り替えるように前記ロック部材に油圧を作用させる経路と、を含む、請求項１乃至７の何れかの内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧の作用により機関弁の動作特性を変更する油圧式可変動弁装置が知られている。特許文献１〜４には、このような装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３２９８１９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７４７０３号公報
【特許文献３】特開２００７−２７８２７７号公報
【特許文献４】特開２００４−３０１１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような油圧式可変動弁装置に油を供給して機関弁の動作特性を変更する場合に他の部分に油が使用されていると、油圧式可変動弁装置に供給される油圧を確保できずに応答性が悪化するおそれがある。また、油圧式可変動弁装置への油の供給を停止して機関弁の動作特性を変更する場合に油圧式可変動弁装置内の油圧を早期に低減できない場合においても、応答性が悪化するおそれがある。
【０００５】
そこで、油圧式可変動弁装置の応答性の悪化を抑制する内燃機関の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】
上記目的は、内燃機関の吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を油圧により変更する油圧式可変動弁装置と、モータ、前記モータによって軸方向に移動して前記吸気弁及び排気弁の他方の弁の動作特性を変更する制御軸、前記制御軸へ油を吐出する開口が形成され前記制御軸を支持する軸受部、前記制御軸の軸方向の移動に応じて前記開口の開口率を変更する変更部、を含む可変動弁装置と、前記油圧式可変動弁装置に油を供給して前記吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を変更する際に、前記変更部により前記開口率を縮小させるように前記制御軸を移動させる制御部と、を備えた内燃機関の制御装置によって達成できる。
【０００７】
上記目的は、内燃機関の吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を油圧により変更する油圧式可変動弁装置と、モータ、前記モータによって軸方向に移動して前記吸気弁及び排気弁の他方の弁の動作特性を変更する制御軸、前記制御軸へ油を吐出する開口が形成され前記制御軸を支持する軸受部、前記制御軸の軸方向の移動に応じて前記開口の開口率を変更する変更部、を含む可変動弁装置と、前記油圧式可変動弁装置への油の供給を停止して前記吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を変更する際に、前記変更部により前記開口率を増大させるように前記制御軸を移動させる制御部と、を備えた内燃機関の制御装置によっても達成できる。
【発明の効果】
【０００８】
油圧式可変動弁装置の応答性の悪化を抑制する内燃機関の制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施例のエンジンシステムの説明図である。
【図２】図２は、排気側可変動弁装置の外観図である。
【図３】図３は、排気側可変動弁装置の外観図である。
【図４】図４Ａ、４Ｂは、軸方向からみたカムユニットの断面図である。
【図５】図５Ａ、５Ｂは、カムユニットの内部構造を示した断面図である。
【図６】図６Ａ〜６Ｃは、カムロブ部のロックの説明図である。
【図７】図７Ａ、７Ｂは、カムロブ部のロックの説明図である。
【図８】図８は、吸気側可変動弁装置の説明図である。
【図９】図９Ａ〜９Ｃは、溝部の説明図である。
【図１０】図１０は、ＥＣＵが実行する制御の一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、油温、エンジン回転数に応じた油圧を示したマップである。
【図１２】図１２は、ＥＣＵが実行する制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本実施例に係るエンジンシステムＡの模式図である。図１に示すエンジンシステムＡは、エンジンＥＮを含み、エンジンＥＮは、４つの気筒４２（図１では１つのみ図示）を有している。気筒４２は、４つに限定されず複数あればよい。このエンジンＥＮでは、吸気通路４３を流れる空気が燃焼室４５に充填され、筒内燃料噴射弁４４によって燃料が噴射され、空気と燃料との混合気が生成される。この混合気に対し点火プラグ４６による点火が行われると、混合気が燃焼してピストン４７が往復動し、エンジンＥＮの出力軸であるクランク軸４８が回転駆動される。そして、各燃焼室４５での燃焼により生じた排気は排気通路４９等を通ってエンジンＥＮの外部へ排出される。
【００１１】
エンジンＥＮの出力調整は、吸気通路４３に設けられたスロットル弁５１をアクチュエータ５２等によって駆動して、そのスロットル弁５１の開度を調節することによって実現される。スロットル開度の開度調節は、運転者によって操作されるアクセルペダル５３の踏込み量に応じてアクチュエータ５２が駆動されることにより行われる。
【００１２】
エンジンＥＮには、吸気弁ＩＶ及び排気弁ＥＶが気筒４２毎に設けられている。吸気弁ＩＶ、排気弁ＥＶはそれぞれ、クランク軸４８の回転が伝達されて回転する吸気側カムシャフトＩＳ、排気側カムシャフトＥＳによって作動する。この作動により、各吸気弁ＩＶは燃焼室４５と吸気通路４３との連結部分を開閉し、各排気弁ＥＶは燃焼室４５と排気通路４９との連結部分を開閉する。
【００１３】
エンジンＥＮには、吸気弁ＩＶの作用角及び最大リフト量を連続的に変更する吸気側可変動弁装置１Ｉと、排気弁ＥＶの作用角を油圧により多段で変更する排気側可変動弁装置１Ｅとが設けられている。吸気側可変動弁装置１Ｉは、詳しくは後述するがＥＣＵ５からの指令に基づいてモータにより吸気弁ＩＶの動作特性を変更する。排気側可変動弁装置１Ｅは、ＥＣＵ５からの指令に基づいて、供給される油の圧力により、排気弁ＥＶの動作特性を変更する。具体的には、吸気側可変動弁装置１Ｉは、吸気弁ＩＶの作用角、最大リフト量を変更し、排気側可変動弁装置１Ｅは、排気弁ＥＶの位相、作用角、最大リフト量を変更する。ここで、動作特性とは、これら弁の位相、最大リフト量、及び作用角の少なくとも一つを含む。従って、本実施例において、吸気側可変動弁装置１Ｉは、吸気弁ＩＶの作用角及び最大リフト量を変更するものであるがこれに限定されず、例えば作用角及び最大リフト量の少なくとも一方を変更するものであってもよい。尚、吸気側可変動弁装置１Ｉ、排気側可変動弁装置１Ｅは、複数の気筒４２毎に設けられた吸気弁ＩＶ、排気弁ＥＶの動作特性を変更する。吸気側可変動弁装置１Ｉは、可変動弁装置の一例である。排気側可変動弁装置１Ｅは、油圧式可変動弁装置の一例である。
【００１４】
また、エンジンシステムＡには、排気側可変動弁装置１Ｅを駆動するための作動油を貯留しているオイルパン９０が設けられている。オイルポンプＰにより、オイルパン９０に貯留された油が排気側可変動弁装置１Ｅに供給される。また、オイルパン９０に貯留された油は、詳しくは後述するが吸気側可変動弁装置１Ｉの制御軸を支持する軸受部に供給される。これら油の供給量は、それぞれオイルコントロールバルブＯＣＶ１、ＯＣＶ２により制御される。オイルコントロールバルブＯＣＶ１、ＯＣＶ２は、電磁駆動式の流量制御弁であり、ＥＣＵ５によって制御される。オイルポンプＰは、エンジンＥＮのクランク軸４８に連動した機械式である。
【００１５】
エンジンＥＮには、クランク軸４８が一定角度回転する毎にパルス状の信号を発生するクランク角センサ７１が設けられている。また、吸気通路４３内のスロットル弁５１よりも下流には、吸入空気の圧力を検出するための吸気圧センサ７４が設けられている。また、運転者による同アクセルペダル５３の踏込み量を検出するアクセルセンサ７５、スロットル開度を検出するスロットルセンサ７６、エンジンＥＮを冷却するため冷却水の温度を検出する水温センサ７７が設けられている。また、オイルパン９０には、オイルパン９０に貯留された油の温度を検出する温度センサ７９が設けられている。
【００１６】
ＥＣＵ５は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）などから構成され、各センサからの出力に基づいて、エンジンシステムＡ全体の作動を制御する。また、ＥＣＵ５は、制御部に相当する。
【００１７】
次に、排気側可変動弁装置１Ｅについて詳細に説明する。図２、３は、本実施例の排気側可変動弁装置１Ｅの外観図である。排気側可変動弁装置１Ｅは、排気側カムシャフトＥＳ、排気側カムシャフトＥＳに設けられたカムユニットＣＵ、を含む。排気側カムシャフトＥＳは、カムユニットＣＵの一端に接続した部分ＳＡ、カムユニットＣＵの他端に接続した部分ＳＢ、を含む。排気側カムシャフトＥＳは、内燃機関からの動力により回転する。排気側カムシャフトＥＳと共にカムユニットＣＵが回転することにより、ロッカーアームＲを介して排気弁ＥＶをリフトさせる。排気弁ＥＶは、内燃機関の吸気弁又は排気バルブである。
【００１８】
カムユニットＣＵは、カムシャフトＳよりも径が大きくカムシャフトＳの部分ＳＡ、ＳＢに連結されたカムベース部１０、カムベース部１０に連結された２つのカムロブ部２０、を含む。カムベース部１０は、略円柱状であり、カムシャフトＳの軸方向（以下、軸方向と称する）から見た場合に略円形のベース円部１１を有している。ベース円部１１は、カムベース部１０の外周面に相当する。２つのカムロブ部２０は、軸方向に所定の間隔をあけて並んでいる。２つのカムロブ部２０は、それぞれ２つのロッカーアームＲを押して２つの排気弁ＥＶをリフトさせる。カムベース部１０の軸方向の厚さは、カムロブ部２０の軸方向の厚さよりも厚い。
【００１９】
図３に示すように、カムベース部１０は、２つのカムロブ部２０の間に凹部１０Ｈが形成されている。凹部１０Ｈは、２つのロッカーアームＲがカムベース部１０に接触する部分の間に形成されている。凹部１０Ｈは、ロッカーアームＲに接触しない。支持シャフト３３は、カムベース部１０、２つのカムロブ部２０を軸方向に貫通している。カムロブ部２０は、支持シャフト３３を支点としてカムベース部１０に対して揺動する。カムロブ部２０は、カムベース部１０のベース円部１１から最大限に突出した高位置とベース円部１１から突出し高位置よりも低い低位置間を揺動可能である。支持シャフト３３の一部は凹部１０Ｈ内で露出している。２つのカムロブ部２０には、それぞれストッパピン３４Ｐが貫通している。
【００２０】
カムベース部１０の凹部１０Ｈでは、２つのスプリング３４Ｓが支持シャフト３３に巻かれている。スプリング３４Ｓの一端は凹部１０Ｈの内側面を押し、スプリング３４Ｓの他端はストッパピン３４Ｐを押している。即ち、スプリング３４Ｓは、ストッパピン３４Ｐが凹部１０Ｈから離れるように付勢している。これにより、カムロブ部２０はカムベース部１０から突出するように付勢される。スプリング３４Ｓは、付勢部材の一例である。
【００２１】
図２、３において、２つのカムロブ部２０は双方とも低位置にある。本実施例の場合、カムロブ部２０が高位置でロックされている場合には、カムロブ部２０がロッカーアームＲを駆動して排気弁ＥＶをリフトさせる。カムロブ部２０は、低位置及び高位置の何れの位置にある場合も排気弁ＥＶをリフトさせる。
【００２２】
図４Ａ、４Ｂは、軸方向からみたカムユニットＣＵの断面図である。図４Ａは、高位置にあるカムロブ部２０を示し、図４Ｂは、低位置にあるカムロブ部２０を示している。カムロブ部２０は、カムベース部１０の供給経路Ｔを回避した略Ｕ字状又は略Ｌ字状である。カムロブ部２０の基端側は支持シャフト３３が貫通している。図４Ａ、４Ｂにおいて、カムシャフトＳは時計方向に回転する。これに伴いカムベース部１０、カムロブ部２０も時計方向に回転する。カムベース部１０には、ストッパピン３４Ｐが貫通した長孔１４が形成されている。カムロブ部２０の揺動に伴って移動するストッパピン３４Ｐの移動範囲を長孔１４が規制することにより、カムロブ部２０の揺動範囲が規制している。
【００２３】
図４Ａ、４Ｂに示すように、カムロブ部２０が低位置にある場合もカムベース部１０から突出する。尚、詳しくは後述するが、カムロブ部２０が高位置にある場合では排気弁ＥＶの作用角は大きく、カムロブ部２０が低位置にある場合には排気弁ＥＶの作用角は小さい。また、カムロブ部２０の形状は、カムロブ部２０が高位置及び低位置の何れの位置にあっても排気弁ＥＶ閉じるタイミングは略同じであるように形成されている。しかしながら、カムロブ部２０が低位置にある場合の排気弁ＥＶの開くタイミングは、カムロブ部２０が高位置にある場合での排気弁ＥＶの開くタイミングよりも遅角するようにカムロブ部２０の形状が設計されている。
【００２４】
図５Ａ、５Ｂは、カムユニットＣＵの内部構造を示した断面図である。図５Ａ、５Ｂにおいては、２つのカムロブ部２０は共にリフト状態にある。図５Ａ、５Ｂは、それぞれ図４ＡのＡ−Ａ断面図、図４ＢのＢ−Ｂ断面図に相当する。図５Ａ、５Ｂに示すように、カムユニットＣＵは、軸方向でのカムユニットＣＵの中心に軸方向に対称に形成されている。従って、以下の説明では２つのカムロブ部２０のうち一方について説明する。カムベース部１０には、カムロブ部２０を収納可能なスリット１２が形成されている。カムベース部１０内には、カムシャフトＳの軸心上で延びた供給経路Ｔ、供給経路Ｔから径方向外側に延びた経路Ｔ５、Ｔ６が形成されている。経路Ｔ５、Ｔ６は、それぞれ供給経路Ｔから径方向外側に延び、次に軸方向に延びて２つのカムロブ部側に延びている。経路Ｔ６は第１経路の一例である。経路Ｔ５は、第２経路の一例である。
【００２５】
オイルコントロールバルブＯＣＶ２は、オイルポンプＰにより供給経路Ｔ内に供給される油圧を、オイルコントロールバルブＯＣＶ２に印加される電流値に基づいてリニアに調整できる。オイルコントロールバルブＯＣＶ２は、油圧制御弁の一例である。オイルコントロールバルブＯＣＶ１も同様である。尚、油圧制御弁は、段階的に供給経路Ｔ内に供給される油圧を調整可能なものであってもよい。ＥＣＵ５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成され、内燃機関全体の動作を制御する。ＲＯＭには、後述する制御を実行するためのプログラムが格納されている。
【００２６】
カムベース部１０は、２つのカムロブ部２０にそれぞれ作用するピン１５Ｐ、１６Ｐ、１７Ｐを保持している。２つのカムロブ部２０はそれぞれピン２６Ｐを保持している。ピン２６Ｐは、ロック部材の一例である。図５Ｂは、ピン１５Ｐ等を省略した図である。カムロブ部２０は、支持シャフト３３が貫通した基端部から離れた自由端部を有し、カムロブ部２０の自由端部側にはピン２６Ｐを保持した孔２６が形成されている。孔２６は、カムロブ部２０を軸方向に貫通している。孔２６は、保持孔の一例である。
【００２７】
カムベース部１０には、スリット１２に連通した孔１５、１６が形成されている。孔１５、１６は、スリット１２に対して同一側に形成されている。孔１５、１６は、軸方向に延び、底面を有している。孔１５、１６には、それぞれピン１５Ｐ、１６Ｐが収納されている。孔１５の底面とピン１５Ｐとの間にはピン１５Ｐに連結されたスプリング１５Ｓが配置されている。孔１６の底面とピン１６Ｐとの間にはピン１６Ｐに連結されたスプリング１６Ｓが配置されている。スプリング１６Ｓは、カムロブ部２０に向けてピン１６Ｐを付勢している。スプリング１５Ｓは、ピン１５Ｐが孔１５から離脱しない程度の長さに設定されている。スプリング１５Ｓは、第２スプリングの一例である。スプリング１６Ｓは、第１スプリングの一例である。
【００２８】
カムベース部１０には、スリット１２を介して孔１６に対向する孔１７が形成されている。孔１７には、ピン１７Ｐが収納されている。孔１７は、経路Ｔ６に連通している。孔１７は、孔１６と同軸上に位置している。孔１７は、軸方向に延びている。
【００２９】
カムロブ部２０が高位置にある場合、孔１６、１７、２６は軸方向に並び、ピン１６Ｐ、１７Ｐ、２６Ｐは軸方向に並ぶ。換言すれば、カムロブ部２０が揺動範囲の一端でこのような位置に位置づけられるように、ストッパピン３４Ｐに係合した長孔１４によりカムロブ部２０の揺動範囲が規定されている。リフト状態においては、スプリング１６Ｓの付勢力により、ピン１６Ｐが孔１６、２６に共通に挿入され、ピン２６Ｐは孔２６、１７に共通に挿入される。これにより、カムロブ部２０はリフト状態でカムベース部１０にロックされる。孔１７は、第１ロック孔の一例である。
【００３０】
次に、カムロブ部２０のロックについて詳細に説明する。図６Ａ〜７Ｂは、カムロブ部２０のロックの説明図である。オイルコントロールバルブＯＣＶ２及びオイルポンプＰにより供給経路Ｔを介して経路Ｔ５、Ｔ６内にオイルが供給されると、図６Ａに示すように、ピン１７Ｐがスプリング１６Ｓの付勢力に抗してカムロブ部２０側に押される。これにより、ピン１６Ｐは孔２６から離脱し、ピン２６Ｐは孔１７から離脱する。即ち、ピン１６Ｐ、１７Ｐ、２６Ｐは、それぞれ孔１６、１７、２６に収納される。これにより、高位置でカムロブ部２０のロックが解除される。
【００３１】
カムロブ部２０のロックが解除された状態でカムシャフトＳが回転することにより、カムロブ部２０はロッカーアームＲから反力を順に受ける。これにより、図６Ｂに示すように、カムロブ部２０はスプリング３４Ｓの付勢力に抗して低位置に移動する。換言すれば、スプリング３４Ｓの付勢力は、カムロブ部２０のロックが解除されている状態でロッカーアームＲからの反力のみでカムロブ部２０は低位置に移動可能な程度に設定されている。このようにロッカーアームＲはロックが解除されたカムロブ部２０を低位置側に付勢する。カムロブ部２０が低位置にある場合には、孔１５、２６とは同軸上に並ぶ。換言すれば、カムロブ部２０が揺動範囲の他端でこのような位置に位置づけられるように、ストッパピン３４Ｐに係合した長孔１４によりカムロブ部２０の揺動範囲が規定されている。ロッカーアームＲは、バブルを駆動するためのカムフォロアの一例である。尚、カムフォロアは、カムに直接駆動されるバルブリフタであってもよい。
【００３２】
ピン２６Ｐは経路Ｔ５からのオイルの圧力により、図６Ｃに示すように、スプリング１５Ｓの付勢力に抗して孔１５、２６に共通に挿入される。これにより、リフト停止状態でカムロブ部２０はロックされる。このように、オイルが所定の圧力以上で供給経路Ｔ内に供給されている間は、カムロブ部２０は低位置でロックされる。孔１５は、第２ロック孔の一例である。
【００３３】
次にオイルコントロールバルブＯＣＶ２により供給経路Ｔへのオイルの供給が停止されると、図７Ａに示すように、スプリング１５Ｓの付勢力によりピン２６Ｐが孔１５から離脱して孔２６に収納される。これにより、低位置でカムロブ部２０のロックが解除される。
【００３４】
次に、スプリング３４Ｓの付勢力に従って、図７Ｂに示すように、カムロブ部２０が低位置から高位置へ移動する。実際には、カムロブ部２０がロッカーアームＲに接触していない間に、スプリング３４Ｓの付勢力に従ってカムロブ部２０は高位置へと移行する。カムロブ部２０が高位置にある状態では、前述したようにピン１６Ｐ、２６Ｐ、１７Ｐが軸方向に並ぶ。
【００３５】
この状態で、図５Ａに示すように、スプリング１６Ｓの付勢力に従って、ピン１６Ｐが孔１６、２６に共通に挿入され、同様にピン２６Ｐは孔２６、１７に共通に挿入される。これにより、高位置でカムロブ部２０がロックされる。以上のようにしてカムロブ部２０が高位置及び低位置でロックされる。孔２６、ピン２６Ｐ、スプリング１５Ｓ、１６Ｓ、孔１５、１７等は、ロック機構の一例である。このようにカムロブ部２０が低位置でもロックされるので、カムロブ部２０を安定した状態で保持でき、信頼性や耐久性が確保されている。
【００３６】
図２、３、４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂに示したように、カムベース部１０は、カムシャフトＳに連結されており、カムシャフトＳはカムベース部１０を貫通していない。このため、カムベース部１０の軸方向の断面積を確保することができ、カムベース部１０の強度を確保することができる。カムシャフトＳはカムベース部１０を貫通していないためカムシャフトＳの径を細くする必要はない。このためカムシャフトＳの強度も確保されている。カムベース部１０に形成された孔１５、１６、１７、カムロブ部２０に形成された孔２６などは、全て軸方向に延びている。このため、例えば、軸方向と交差する方向に延びた孔を設けこの孔内を摺動するピンを配置した場合と比較して、カムベース部１０の軸方向での断面積を確保することができる。これにより、カムユニットＣＵの強度が確保されている。
【００３７】
図４Ａ、４Ｂに示したように、カムロブ部２０の自由端は、カムロブ部２０の基端側からカムシャフトＳの回転方向から逆方向に離れている。ここで、カムロブ部２０の基端側は、支持シャフト３３により揺動の支点となっている。このため、ロッカーアームＲの反力により、カムロブ部２０がカムシャフトＳの回転方向と逆方向に揺動するのが容易となる。これによって、ロックが解除された状態で、カムロブ部２０の低位置から高位置へ移動が容易となっている。また、低位置へ移動する際のカムロブ部２０が受けるロッカーアームＲからの反力による負荷が低減され、カムロブ部２０の耐久性が確保されている。
【００３８】
また、カムベース部１０は、２つのカムロブ部２０を支持している。このため、カムベース部１０は軸方向の長さを確保しているため強度が確保されている。また、カムベース部１０を２つのカムロブ部２０に共通化して使用しているため部品点数も削減されている。また、支持シャフト３３は２つのカムロブ部２０に共通に貫通しているため、これによっても部品点数が削減されている。
【００３９】
また、図２、３に示したように、スプリング１５Ｓ、１６Ｓ、３４Ｓは、カムロブ部２０に対して軸方向に配置されている。例えばこのようなスプリング３４Ｓ等をカムロブ部２０に対して径方向に重なる位置に配置する場合と比較して、カムロブ部２０の軸方向での断面積を確保できる。これによりカムロブ部２０の強度を確保することができる。
【００４０】
また、上述したようにスプリングＳ３４が配置された凹部１０Ｈは、ロッカーアームＲに接触しない部分に設けられているので、この部分を有効利用している。スプリングＳ３４が、ロッカーアームＲに接触するカムベース部１０の部分から退避した位置に配置されていることにより、ロッカーアームＲが接触するカムベース部１０の部分の軸方向の断面積も確保されている。これにより、カムベース部１０の強度も確保されている。
【００４１】
図４Ａに示したように、経路Ｔ５の出口はスリット１２に開口するように形成され、この出口はリフト状態のカムロブ部２０から離れた位置に形成されている。このため、リフト状態の場合において、供給経路Ｔにオイルを供給することにより、経路Ｔ５の出口からスリット１２を介してロッカーアームＲ等にオイルを供給できる。これにより、ロッカーアームＲとカムユニットＣＵ等の潤滑を確保することができる。また、従来のカムシャワー機構を廃止したとしても、本実施例の排気側可変動弁装置１Ｅにより、潤滑を促進することができる。
【００４２】
以上のように、排気側可変動弁装置１Ｅは油圧により多段で排気弁ＥＶの作用角を変更する。
【００４３】
次に、吸気側可変動弁装置１Ｉについて説明する。図８は、吸気側可変動弁装置１Ｉの説明図である。吸気側可変動弁装置１Ｉは、モータ１６０の動力により吸気弁ＩＶの最大リフト量及び作用角を連続的に変更する電動式の可変動弁装置である。吸気側可変動弁装置１Ｉの詳細な構造は、例えば特開２０１０−１８０８６５号公報等に記載されており公知であるので、以下では概略のみを説明する。吸気側可変動弁装置１Ｉは、制御軸１４０、制御軸１４０を軸方向に駆動するモータ１６０、モータ１６０の回転を直進運動に変換して制御軸１４０を往復動させる変換機構を含む。制御軸１４０とモータ１６０の出力軸１６０Ａとは締結部材１８０を介して連結されている。
【００４４】
制御軸１４０には、ローラーアーム２００と、ローラーアーム２００を挟んで両側に位置する一対の揺動カム２２０とが設けられている。ローラーアーム２００のローラーには、上述した吸気カムシャフトＩＳのカムが当接する。その吸気カムシャフトＩＳが回転すると、ローラーアーム２００は揺動される。この揺動カム２２０は、ローラーアーム２００と共に揺動される。揺動カム２２０は、ロッカーアームＲのローラーに当接されている。揺動カム２２０が揺動すると、ロッカーアームＲが揺動して、ロッカーアームＲが吸気弁ＩＶを押圧することにより、吸気弁ＩＶが駆動する。
【００４５】
ローラーアーム２００及び揺動カム２２０の内周部には、互いに逆方向の螺旋状をなすヘリカルスプラインが形成されている。また、ローラーアーム２００及び揺動カム２２０の内側には、上記ヘリカルスプラインと噛み合うスライダギヤが配設されている。このスライダギヤは、制御軸１４０と共に軸方向に移動する。制御軸１４０を軸方向に移動させると、上記ヘリカルスプラインとスライダギヤとの作用により、ローラーアーム２００と揺動カム２２０との相対位相が変化する。その結果、吸気カムシャフトＩＳの回転に伴う揺動カム２２０の揺動範囲が変化することにより、吸気弁ＩＶの最大リフト量及び作用角が連続的に変化する。このようなローラーアーム２００及び揺動カム２２０は、気筒毎に設けられている。
【００４６】
吸気側可変動弁装置１Ｉでは、モータ１６０によって制御軸１４０を一方向（例えば図１中の右方向）に移動させることにより、吸気弁ＩＶの作用角及び最大リフト量をともに連続的に縮小させる。一方、制御軸１４０を逆の方向（例えば図１中の左方向）に移動させることにより、吸気弁ＩＶの作用角及び最大リフト量をともに連続的に拡大させることができる。
【００４７】
尚、モータ１６０の回転量を検出する回転量センサ２６０が設けられている。モータ１６０、回転量センサ２６０は、ＥＣＵ５に接続されている。ＥＣＵ５は、回転量センサ２６０の出力値によりモータ１６０の回転量を把握できる。これにより、ＥＣＵ５は制御軸１４０の位置を把握して吸気弁ＩＶの作用角及び最大リフト量を把握できる。
【００４８】
制御軸１４０は、エンジンＥＮのシリンダヘッド等に設けられた軸受部１５０により回転可能に支持されている。軸受部１５０は、ローラーアーム２００、揺動カム２２０を挟むように複数設けられている。軸受部１５０には、制御軸１４０の外周面１４１に油を供給するための開口１５２が形成されている。開口１５２は、軸受部１５０の内周面に形成され制御軸１４０に対向している。開口１５２は、軸受部１５０内に形成された油路に連通している。オイルコントロールバルブＯＣＶ１によりこの油路に油が供給されて開口１５２から油が吐出する。また、開口１５２に対向する制御軸１４０の外周面１４１の部分に溝部１４２が形成されている。
【００４９】
図９Ａ〜９Ｃは、溝部１４２の説明図である。図９Ａは、軸受部１５０から制御軸１４０を取外した状態での溝部１４２を示した制御軸１４０の斜視図である。溝部１４２は、外周面１４１から下り傾斜した傾斜面１４３、傾斜面１４３に連続した底面１４４を含む。底面１４４は、制御軸１４０の軸心方向周りに湾曲している。傾斜面１４３は、吸気弁ＩＶの作用角を拡大させる際に制御軸１４０が移動する側に形成され、底面１４４は吸気弁ＩＶの作用角を縮小させる際に制御軸１４０が移動する側に形成されている。
【００５０】
図９Ｂ、９Ｃは、開口１５２と溝部１４２との位置関係の説明図である。図９Ｂに示すように、吸気弁ＩＶの作用角及び最大リフト量を最大に設定した場合、溝部１４２の傾斜面１４３と開口１５２が対向する。これにより開口１５２から吐出した油は、傾斜面１４３から底面１４４側に流れて、底面１４４から外周面１４１に流れる。油は、外周面１４１から軸受部１５０に隣接するローラーアーム２００、揺動カム２２０側へ流れて、ローラーアーム２００、揺動カム２２０と制御軸１４０との潤滑が確保される。
【００５１】
図９Ｃに示すように、吸気弁ＩＶの作用角及び最大リフト量を最小に設定した場合、開口１５２が部分的に外周面１４１、溝部１４２に対向する。詳細には、外周面１４１と傾斜面１４３との間の境界部分が開口１５２の中心に位置する。これにより、開口１５２の開口率が全開よりも半減される。開口１５２の開口率が縮小されることにより開口１５２から吐出する油の流量も低下する。このように、吸気弁ＩＶの作用角が拡大するように制御軸１４０が駆動すると開口１５２の開口率は増大し、吸気弁ＩＶの作用角が縮小するように制御軸１４０が駆動すると開口１５２の開口率も縮小される。溝部１４２は、変更部の一例である。尚、開口１５２の最小の開口率は、５０パーセントに限らず、最大の開口率も１００パーセントに限らない。
【００５２】
次に、ＥＣＵ５が実行する制御について説明する。図１０は、ＥＣＵ５が実行する制御の一例を示すフローチャートである。尚、図１０においては、排気弁ＥＶの作用角が拡大した状態から縮小した状態に移行する場合のフローチャートである。ＥＣＵ５は、エンジンＥＮの運転状態に応じて要求される、排気側可変動弁装置１Ｅへの油の供給要求があるか否かを判定する（ステップＳ１）。即ち、排気弁ＥＶの作用角を縮小する要求があるか否かを判定する。否定判定の場合には、ＥＣＵ５は本制御を終了する。
【００５３】
肯定判定の場合、ＥＣＵ５は、油圧が第１閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、ＥＣＵ５は、図１１に示すマップに基づいて油圧を推定する。図１１は、油温、エンジン回転数に応じた油圧を示したマップであり、予めＥＣＵ５のＲＯＭに記録されている。油圧は、オイルコントロールバルブＯＣＶ１を通過する直前の油の圧力である。油の温度は、温度センサ７９からの出力値により取得できる。エンジンＥＮの回転数は、クランク角センサ７１からの出力値により取得できる。一般的に油温が高いほど油圧が低くなる傾向がある。また、油を供給するオイルポンプはクランク軸４８の回転によって駆動するため、エンジン回転数が低いほど油圧が低下する傾向がある。ＥＣＵ５は、温度センサ７９とクランク角センサ７１との出力値に基づいて推定した油圧が第１閾値以下であるか否かを判定する。
【００５４】
否定判定の場合、即ちＥＣＵ５が油圧は第１閾値よりも高いと判断した場合には、ＥＣＵ５は要求されたとおりに排気側可変動弁装置１Ｅに油を供給してカムロブ部２０の状態を切り替える（ステップＳ３）。肯定判定の場合、即ちＥＣＵ５が油圧は第１閾値以下と判断した場合には、図９Ｃに示すように、開口１５２の開口率が縮小されるように制御軸１４０を移動させる（ステップＳ４）。換言すれば、吸気弁ＩＶの作用角及び最大リフト量が縮小するように制御軸１４０を移動させる。これにより、開口１５２から吐出する油の流量が低下するので、軸受部１５０に供給される油の量を減らすことができる。この状態で、ＥＣＵ５は、排気側可変動弁装置１Ｅへ油を供給する（ステップＳ５）。これにより、カムロブ部２０が高位置から低位置に移動して排気弁ＥＶの作用角及び最大リフト量が縮小する。
【００５５】
このように、油圧が低い場合に制御軸１４０側の潤滑に消費される油の量を減らして排気側可変動弁装置１Ｅへ油を供給してカムロブ部２０の位置を切り替える。これにより、排気側可変動弁装置１Ｅ側に供給される油圧が低下することを抑制でき、排気側可変動弁装置１Ｅの切り替えの応答性が悪化することを抑制できる。
【００５６】
尚、カムロブ部２０が低位置に移動した後は、ＥＣＵ５は、エンジンＥＮの運転状態に応じて制御軸１４０を移動させる。ステップＳ４、Ｓ５の処理が実行される場合は、例えば、エンジンＥＮが低回転低負荷から低回転高負荷の状態に移行する場合や、エンジンＥＮの始動時等のエンジンＥＮの回転数が低い場合などである。尚、上記ステップＳ４、Ｓ５の処理は同時に実行してもよい。
【００５７】
尚、吸気弁ＩＶ及び排気弁ＥＶの双方の作用角が大きい状態から両者の作用角を小さくすることが要求される場合、例えばバルブオーバラップ期間の縮小が要求される場合等では、上記処理の実行後に吸気弁ＩＶの作用角は小さい状態に維持される。この場合、吸気弁ＩＶの作用角を元に戻す処理が不要となり、エンジンＥＮへの運転要求に合わせて吸気弁ＩＶ及び排気弁ＥＶの作用角を制御しつつ排気側可変動弁装置１Ｅへの油の供給を確保できる。
【００５８】
図１２は、ＥＣＵ５が実行する制御の一例を示すフローチャートである。尚、図１２においては、排気弁ＥＶの作用角が縮小した状態から拡大した状態に移行する場合のフローチャートである。ＥＣＵ５は、エンジンＥＮの運転状態に応じて要求される、排気側可変動弁装置１Ｅへの油の供給の停止要求があるか否かを判定する（ステップＳ１１）。即ち、排気弁ＥＶの作用角を拡大する要求があるか否かを判定する。否定判定の場合には、ＥＣＵ５は本制御を終了する。肯定判定の場合、ＥＣＵ５は、油圧が第２閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ１２）。油圧は上述した方法により推定される。尚、第２閾値は第１閾値よりも大きい値であるがこれに限定されない。
【００５９】
否定判定の場合、即ちＥＣＵ５が油圧は第２閾値以下と判断した場合には、ＥＣＵ５は要求されたとおりに排気側可変動弁装置１Ｅへの油の供給を停止してカムロブ部２０の状態を切り替える（ステップＳ１３）。肯定判定の場合、即ちＥＣＵ５が油圧は第２閾値を超えていると判断した場合には、図９Ｂに示すように、開口１５２の開口率が拡大されるように制御軸１４０を移動させる（ステップＳ１４）。即ち、吸気弁ＩＶの作用角を拡大するように制御軸１４０を移動させる。これにより、開口１５２から吐出する油の流量が増大するので、軸受部１５０に供給される油の量を増大させることができる。この状態で、ＥＣＵ５は、排気側可変動弁装置１Ｅへ油を供給する（ステップＳ１５）。これにより、カムロブ部２０が低位置から高位置に移動し排気弁ＥＶの作用角及び最大リフト量が拡大する。
【００６０】
このように、油圧が高い場合に制御軸１４０側の潤滑に消費される油の量を増大させて排気側可変動弁装置１Ｅへ油の供給を停止してカムロブ部２０の位置を切り替える。これにより、排気側可変動弁装置１Ｅ側に供給されている油圧を早期に低減でき、排気側可変動弁装置１Ｅの切り替えの応答性が悪化することを抑制できる。
【００６１】
尚、カムロブ部２０が高位置に移動した後は、ＥＣＵ５は、エンジンＥＮの運転状態に応じて制御軸１４０を移動させる。また、ステップＳ１４、Ｓ１５の処理が実行される場合は、例えば、エンジンＥＮが中回転高負荷から高回転（負荷は問わない）の状態に移行する場合などである。上記ステップＳ１４、Ｓ１５の処理は同時に実行してもよい。
【００６２】
尚、吸気弁ＩＶ及び排気弁ＥＶの双方の作用角が小さい状態から両者の作用角を大きくすることが要求される場合、例えばバルブオーバラップ期間の増大が要求される場合等では、上記処理の実行後に吸気弁ＩＶの作用角は大きい状態に維持される。この場合、吸気弁ＩＶの作用角を元に戻す処理が不要となり、エンジンＥＮへの運転要求に合わせて吸気弁ＩＶ及び排気弁ＥＶの作用角を制御しつつ排気側可変動弁装置１Ｅに供給されている油圧を早期に低減できる。
【００６３】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態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の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００６４】
本実施例では、油圧式可変動弁装置の例として多段式の排気側可変動弁装置を例に説明したが、油圧式可変動弁装置はこれに限定されず、排気弁の最大リフト量、作用角、位相の少なくとも一つが油圧の作用により変更できるものであれば、その他の公知のものを採用してもよい。
【００６５】
吸気弁の動作特性を変更する可変動弁装置は、制御軸の軸方向の移動により吸気弁の動作特性を変更できるものであれば、上記実施例以外のものであってもよい。
【００６６】
本実施例では、油圧式可変動弁装置は排気側に設け、電動式可変動弁装置を吸気側に設けたがこれに限定されない。即ち、電動式可変動弁装置が排気弁ＥＶの動作特性を変更し、油圧式可変動弁装置が吸気弁ＩＶの動作特性を変更してもよい。
【００６７】
上記実施例のステップＳ２、Ｓ１２において、油温とエンジン回転数とに基づいて油圧を推定したがこれに限定されない。例えば、油温及びエンジン回転数の一方のみに基づいて油圧を推定してもよい。また、油圧を直接検出するセンサを設けてもよい。
【００６８】
排気側可変動弁装置１Ｅでは、油圧が供給されることにより排気弁ＥＶの作用角及び最大リフト量が縮小し油圧の供給が停止されることにより排気弁ＥＶの作用角及び最大リフト量が拡大するがこれに限定されない。油圧式可変動弁装置は、油圧の供給により排気弁の作用角等を拡大し、油圧の供給の停止により排気弁の作用角等を縮小するものであってもよい。
【００６９】
本実施例では、カムロブ部２０がカムベース部１０から突出した位置にある場合を低位置として説明した。しかしながらこれに限定されず、例えば、カムロブ部２０は、カムベース部１０のベース円部１１から突出した高位置と突出しない低位置との間を揺動するものであってもよい。
【００７０】
リフト状態において、ピン１７Ｐを介さずに直接ピン２６Ｐにオイルの圧力を作用させてもよい。また、ピン１５Ｐ、１６Ｐを介さずにスプリング１５Ｓ、１６Ｓが直接ピン２６Ｐを付勢してもよい。
【００７１】
カムベース部１０は、カムシャフトＥＳと一体に成型されていてもよいし、本実施例のように別体で成型した後に接合してもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１Ｉ  吸気側可変動弁装置（可変動弁装置）
１Ｅ  排気側可変動弁装置（油圧式可変動弁装置）
ＩＶ  吸気弁
ＥＶ  排気弁（カムフォロア）
５  ＥＣＵ
Ｒ  ロッカーアーム
ＯＣＶ１、ＯＣＶ２  オイルコントロールバルブ
１０  カムベース部
１１  ベース円部
２０  カムロブ部
２６  ピン（ロック部材）
３４Ｓ  スプリング（付勢部材）
１４０  制御軸
１４１  外周面
１４２  溝部
１４３  傾斜面
１４４  底面
１５０  軸受部
１５２  開口
１６０  モータ
【図１】
2014181645.tif 000003
【図２】
2014181645.tif 000004
【図３】
2014181645.tif 000005
【図４】
2014181645.tif 000006
【図５】
2014181645.tif 000007
【図６】
2014181645.tif 000008
【図７】
2014181645.tif 000009
【図８】
2014181645.tif 000010
【図９】
2014181645.tif 000011
【図１０】
2014181645.tif 000012
【図１１】
2014181645.tif 000013
【図１２】
2014181645.tif 000014