(57)【要約】【課題】ＮＶＯ期間において、ハイドロリックラッシュアジャスタ（ＨＬＡ）からのオイルの漏出の下でも、低いポンピングロスを維持することができる動弁装置を提供することを目的とする。【解決手段】本出願は、クランク軸の回転下で、第１ＨＬＡを介して、排気弁を第１開位置と第１閉位置との間で往復移動させる第１カムと、クランク軸の回転下で、第２ＨＬＡを介して、吸気弁を第２開位置と第２閉位置との間で往復移動させる第２カムと、を備える動弁装置を開示する。排気弁が第１閉位置に到達してからピストンがＮＶＯ期間中に上死点に到達するまでのクランク軸の第１角変位量は、ピストンが上死点に到達してから吸気弁が第２閉位置からの移動を開始するまでのクランク軸の第２角変位量に略等しいように、第１カムの排気弁の閉側のランプ部と第２カムの吸気弁の開側のランプ部とが設定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸を回転させるピストンの往復運動の結果、燃焼室で発生した燃焼ガスが排気される排気路が開かれる第１開位置と、前記排気路が閉じられる第１閉位置と、の間で往復移動する排気弁と、
前記燃焼室へ空気を供給するための吸気路が開かれる第２開位置と、前記吸気路が閉じられる第２閉位置と、の間で往復移動する吸気弁と、
前記クランク軸の回転によって回転され、第１ハイドロリックラッシュアジャスタを介して、前記排気弁を前記第１開位置と前記第１閉位置との間で往復移動させる第１カムと、
前記クランク軸の回転によって回転され、第２ハイドロリックラッシュアジャスタを介して、前記吸気弁を前記第２開位置と前記第２閉位置との間で往復移動させる第２カムと、を備え、
前記ピストンは、前記排気弁が前記第１閉位置に到達してから前記吸気弁が前記第２閉位置から動き出すまでのネガティブバルブオーバーラップ期間の間に上死点に到達し、
前記排気弁が前記第１閉位置に到達してから前記ピストンが前記上死点に到達するまでの前記クランク軸の第１角変位量は、前記ピストンが前記上死点に到達してから前記吸気弁が前記第２閉位置からの移動を開始するまでの前記クランク軸の第２角変位量に略等しいように、前記第１カムの前記排気弁の閉側のランプ部と前記第２カムの前記吸気弁の回側のランプ部とが設定された
エンジンの動弁装置。
【請求項２】
前記第１角変位量と前記第２角変位量との間の差は、１５°以下である
請求項１に記載の動弁装置。
【請求項３】
前記第１カムは、カム山とベースサークルを含み、
前記ランプ部は、前記カム山に連なる第１区間と、前記第１区間と前記ベースサークルとの間の接続部に形成された第２区間と、を含み、
前記第１区間は、前記第２区間よりも、前記クランク軸の回転角当たりの前記第１閉位置への前記排気弁の前記移動量が大きくなるように形成される
請求項１又は２に記載の動弁装置。
【請求項４】
前記第２区間は、前記第１区間より長い
請求項３に記載の動弁装置。
【請求項５】
前記排気弁は、前記排気路の上流端を形成する排気弁座に着座する弁体と、前記弁体から延びる弁軸と、を含み、
前記第１ハイドロリックラッシュアジャスタの油圧プランジャによって支持された基端部と前記弁軸に当接された先端部とを有するロッカーアームと、を含み、
前記第１カムは、前記先端部と前記基端部との間で前記ロッカーアームに接触する
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の動弁装置。
【請求項６】
前記第１カム及び前記第２カムの回転位相を制御し、前記ネガティブバルブオーバーラップ期間の長さを調整する制御装置を更に備え、
前記エンジンが、第１回転数で回転しているとき、前記制御装置は、前記ネガティブバルブオーバーラップ期間の前記長さを第１値に設定し、
前記エンジンが、前記第１回転数より大きな第２回転数で回転しているとき、前記制御装置は、前記ネガティブバルブオーバーラップ期間の前記長さを前記第１値より小さな第２値に設定し、
前記制御装置が、前記ネガティブバルブオーバーラップ期間の前記長さを、前記第１値に設定しているとき、圧縮着火燃焼が、前記燃焼室で生ずる
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃焼室への吸気及び燃焼室からの排気を担う動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイドロリックラッシュアジャスタは、バルブクリアランスを「０」にし、タペットノイズを低減するために用いられることがある（特許文献１を参照）。ハイドロリックラッシュアジャスタは、オイルで満たされた圧力室を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１６０９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、エンジンの吸排気弁を開閉するカム軸の各カムのカムプロフィールにおいては、閉側のカムのランプ部の形状と開側のカムのランプ部の形状は異なり、特にエンジン回転数が高い運転状態において閉側のカムのランプ部は弁の着座ノイズを考慮した形状となっている。そして、上記ハイドロリックラッシュアジャスタを使用した動弁装置は、エンジンが低い回転数で回転しているとき、圧力室内の油圧が高い期間は、長くなる。この結果、オイルは、圧力室から漏出することもある。圧力室からのオイルの漏出は、バルブが排気路又は吸気路を閉じるタイミングの変化に帰結する。
【０００５】
燃焼室内の高い温度を維持する技術として、ネガティブバルブオーバーラップ期間（以下、「ＮＶＯ期間」と称される）を設定することが知られている。ＮＶＯ期間は、エンジンのピストンが上昇する排気工程の途中で排気弁が排気路を閉じ、ピストンが上死点に到達した後、ピストンが下降する吸気工程の途中で吸気弁が吸気路を開くまでの期間である。
【０００６】
排気弁が排気路を閉じる時刻からピストンが上死点に到達する時刻までの期間及びピストンが上死点に到達する時刻から吸気弁が吸気路を開く時刻までの期間は、ポンピングロスを低減するようにするのが好ましい。しかしながら、上述の如く、ハイドロリックラッシュアジャスタからのオイルの漏出は、排気弁が排気路を閉じる時刻からピストンが上死点に到達する時刻までの期間の変動が、ピストンが上死点に到達する時刻から吸気弁が吸気路を開く時刻までの期間の変動より大きくなりピストンのポンピングロスが増加する傾向となる。 
【０００７】
本発明は、ＮＶＯ期間においてハイドロリックラッシュアジャスタからのオイルの漏出の影響が生じた際でも、低いポンピングロスを維持することができる動弁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】
【０００８】
本発明の一局面に係るエンジンの動弁装置は、クランク軸を回転させるピストンの往復運動の結果、燃焼室で発生した燃焼ガスが排気される排気路が開かれる第１開位置と、前記排気路が閉じられる第１閉位置と、の間で往復移動する排気弁と、前記燃焼室へ空気を供給するための吸気路が開かれる第２開位置と、前記吸気路が閉じられる第２閉位置と、の間で往復移動する吸気弁と、前記クランク軸の回転によって回転され、第１ハイドロリックラッシュアジャスタを介して 前記排気弁を前記第１開位置と前記第１閉位置との間で往復移動させる第１カムと、前記クランク軸の回転によって回転され、第２ハイドロリックラッシュアジャスタを介して前記吸気弁を前記第２開位置と前記第２閉位置との間で往復移動させる第２カムと、を備え、前記ピストンは、前記排気弁が前記第１閉位置に到達してから前記吸気弁が前記第２閉位置から動き出すまでのネガティブバルブオーバーラップ期間の間に上死点に到達し、前記排気弁が前記第１閉位置に到達してから前記ピストンが前記上死点に到達するまでの前記クランク軸の第１角変位量は、前記ピストンが前記上死点に到達してから前記吸気弁が前記第２閉位置からの移動を開始するまでの前記クランク軸の第２角変位量に略等しいように、前記第１カムの前記排気弁の閉側のランプ部と前記第２カムの前記吸気弁の開側のランプ部とが設定される。
【０００９】
上記の構成によれば、排気弁が、第１開位置にあるとき、クランク軸を回転させるピストンの往復運動の結果、燃焼室で発生した燃焼ガスは、排気路を通じて排気される。吸気弁が、第２開位置にあるとき、空気は、吸気路を通じて、燃焼室に供給される。排気弁が第１閉位置に到達してから吸気弁が第２閉位置から動き出すまでのネガティブバルブオーバーラップの期間の間、排気弁は、第１閉位置にあり、且つ、吸気弁が、第２閉位置にある。この結果、燃焼室は、残留ガスにより高温に保たれることになる。このことは、高い燃費効率に帰結する。
【００１０】
排気弁は、第１ハイドロリックラッシュアジャスタを介して回転する第１カムによって、駆動され、第１開位置と第１閉位置との間で往復移動する。吸気弁は、第２ハイドロリックラッシュアジャスタを介して回転する第２カムによって、駆動され、第２開位置と第２閉位置との間で往復移動する。したがって、排気弁及び吸気弁は、タペットノイズの不存在下で往復移動することができる。
【００１１】
排気弁が第１閉位置に到達してからピストンが上死点に到達するまでのクランク軸の第１角変位量は、ピストンが上死点に到達してから吸気弁が第２閉位置からの移動を開始するまでのクランク軸の第２角変位量に略等しいので、第１角変位量のピストンの上昇量と、第２角変位量のピストンの下降量が略同じとなり、ピストンのポンピングロスは、小さい。第１角変位量と第２角変位量とが略等しくなるように、第１カムの排気弁の閉側のランプ部と第２カムの吸気弁の開側のランプ部との形状が設定される。したがって、ポンピングロスは、第１ハイドロリックラッシュアジャスタからのオイルの漏出下においても、低いレベルに位置される。
【００１２】
上記の構成に関して、前記第１角変位量と前記第２角変位量との間の差は、１５°以下であってもよい。
【００１３】
上記の構成によれば、第１角変位量と第２角変位量との間の差は、１５°以下であるので、ポンピングロスは、非常に小さい。
【００１４】
上記の構成に関して、前記第１カムは、カム山とベースサークルを含んでもよい。前記ランプ部は、前記カム山に連なる第１区間と、前記第１区間と前記ベースサークルとの間の接続部に形成された第２区間と、を含んでもよい。前記第１区間は、前記第２区間よりも、前記クランク軸の回転角当たりの前記第１閉位置への前記排気弁の前記移動量が大きくなるように形成されてもよい。
【００１５】
上記の構成によれば、第１区間は、第２区間よりも、クランク軸の回転角当たりの第１閉位置への排気弁の移動量が大きくなるように形成されるので、第１カムが、第１区間において第１ハイドロリックラッシュアジャスタが作用している間、排気弁は、第１閉位置に向けて素早く移動することができる。第２区間は、第１区間とベースサークルとの間に形成されるので、第１カムが、第２区間において、第１ハイドロリックラッシュアジャスタが作用している間、排気弁は、第１閉位置に向けての移動速度が低下し、排気弁が第１閉位置に到達したときの着座音は、非常に小さくなる。また、第１カムのランプ部が上記のように第１区間と第２区間とからなる特徴ある形状であるため、第１ハイドロリックラッシュアジャスタからのオイルの漏出の影響があっても、クランク軸の回転角における排気弁の第１閉位置が遅くなるのを抑制し、ネガティブバルブオーバーラップ期間のピストンの上昇量とピストンの下降量が略同じになるように設定でき、ピストンのポンピングロスを小さくすることができる。
【００１６】
上記の構成に関して、前記第２区間は、前記第１区間より長くてもよい。
【００１７】
上記の構成によれば、第２区間は、第１区間より長いので、第１ハイドロリックラッシュアジャスタからのオイルの漏出の影響があっても、ポンピングロスにあまり影響を与えず排気弁が第１閉位置に到達したときの着座音の低減に有利となる。 
【００１８】
上記の構成に関して、前記排気弁は、前記排気路の上流端を形成する排気弁座に着座する弁体と、前記弁体から延びる弁軸と、を含んでもよい。前記第１ハイドロリックラッシュアジャスタの油圧プランジャによって支持された基端部と前記弁軸に当接された先端部とを有するロッカーアームと、を含んでもよい。前記第１カムは、前記先端部と前記基端部との間で前記ロッカーアームに接触してもよい。
【００１９】
上記構成によれば、第１カムは、ロッカーアームの先端部と基端部との間でロッカーアームに接触するので、先端部に接続された弁軸は、第１カムの回転によって大きく動くことができる。ロッカーアームの基端部は、油圧プランジャによって支持されるので、第１ハイドロリックラッシュアジャスタの圧力室内の油圧は油圧プランジャによる加圧で大きくなる。エンジンの回転数が低いならば、圧力室内の油圧が大きくなっている期間は、長くなり、第１ハイドロリックラッシュアジャスタの圧力室からのオイルの漏出のリスクは、高くなる。しかしながら、排気弁が第１閉位置に到達してからピストンが上死点に到達するまでのクランク軸の第１角変位量は、ピストンが上死点に到達してから吸気弁が第２閉位置からの移動を開始するまでのクランク軸の第２角変位量に略等しくなるように、第１カムの排気弁の閉側のランプ部と第２カムの吸気弁の開側のランプ部とが設定され、特に第２カムの吸気弁の開側のランプ部を第１区画と第２区画に形成することにより、圧力室からのオイルの漏出は、ポンピングロスを大きく増加させない。したがって、ポンピングロスは、第１ハイドロリックラッシュアジャスタからのオイルの漏出下においても、低いレベルに位置される。
【００２０】
上記の構成に関して、動弁装置は、前記第１カム及び前記第２カムの回転位相を制御し、前記ネガティブバルブオーバーラップ期間の長さを調整する制御装置を更に備えてもよい。前記エンジンが、第１回転数で回転しているとき、前記制御装置は、前記ネガティブバルブオーバーラップ期間の前記長さを第１値に設定してもよい。前記エンジンが、前記第１回転数より大きな第２回転数で回転しているとき、前記制御装置は、前記ネガティブバルブオーバーラップ期間の前記長さを前記第１値より小さな第２値に設定してもよい。前記制御装置が、前記ネガティブバルブオーバーラップ期間の前記長さを、前記第１値に設定しているとき、圧縮着火燃焼が、前記燃焼室で生じてもよい。
【００２１】
上記の構成によれば、エンジンが、第１回転数で回転しているとき、制御装置は、ネガティブバルブオーバーラップ期間の長さを第１値に設定してもする一方で、エンジンが、第１回転数より大きな第２回転数で回転しているとき、制御装置は、ネガティブバルブオーバーラップ期間の長さを第１値より小さな第２値に設定するので、ネガティブバルブオーバーラップ期間の長さは、エンジンの回転数に適した値に設定されることになる。制御装置が、ネガティブバルブオーバーラップ期間の長さを、第１値に設定しているとき、圧縮着火燃焼が、燃焼室で生ずるので、動弁装置は、高い燃費効率に貢献することができる。
【発明の効果】
【００２２】
上述の動弁装置は、ネガティブバルブオーバーラップ期間においてハイドロリックラッシュアジャスタからのオイルの漏出の下でも、低いポンピングロスを維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】例示的な動弁装置の概略的な断面図である。
【図２】図１に示される動弁装置が組み込まれたエンジンの概略的な正面図である。
【図３】リフトカーブを表すグラフである。
【図４】図３に示されるグラフの拡大図である。
【図５】ネガティブバルブオーバーラップ期間中の概略的なＰＶ線図である。
【図６】図１に示される動弁装置のハイドロリックラッシュアジャスタの概略的な断面図である。
【図７】図１に示される動弁装置の概念的なブロック図である。
【図８】図１に示される動弁装置の演算部の動作を表す概略的なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、例示的な動弁装置１００の概略的な断面図である。図１を参照して、動弁装置１００が説明される。
【００２５】
図１は、動弁装置１００に加えて、シリンダブロック１０１と、シリンダヘッド１０２と、シリンダヘッドカバー１０３と、クランク軸１０４と、コネクティングロッド１０５と、ピストン１０６と、を示す。一般的なエンジンに用いられる様々な技術は、これらに適用されてもよい。したがって、本実施形態は、これらの特定の構造に限定されない。
【００２６】
クランク軸１０４は、シリンダブロック１０１内で回転する。コネクティングロッド１０５によってクランク軸１０４に連結されたピストン１０６は、シリンダブロック１０１内で直線的に往復移動する。すなわち、ピストン１０６の往復移動は、コネクティングロッド１０５によって、クランク軸１０４に伝達され、クランク軸１０４は回転することができる。
【００２７】
シリンダヘッド１０２は、シリンダブロック１０１の上端に連結される。シリンダヘッド１０２とピストン１０６との間に形成された燃焼室１０７内での爆発的な燃焼によって生じた力は、ピストン１０６を押し下げる。ピストン１０６の降下は、コネクティングロッド１０５を通じて、クランク軸１０４へ伝達される。この結果、クランク軸１０４は、回転することができる。クランク軸１０４が、回転すると、ピストン１０６は、下死点に到達する。その後、ピストン１０６は、上昇し、上死点に到達する。ピストン１０６が上死点に到達するタイミングに合わせて、爆発的な燃焼が、燃焼室１０７内で再度生ずる。したがって、ピストン１０６は、シリンダブロック１０１内で往復移動し、ピストン１０６の往復移動は、シリンダブロック１０１内でのクランク軸１０４の回転に帰結する。
【００２８】
シリンダヘッドカバー１０３は、シリンダヘッド１０２の上端に取り付けられる。シリンダヘッド１０２内に形成された内部空間は、シリンダヘッドカバー１０３によって覆われる。動弁装置１００は、シリンダヘッド１０２及びシリンダヘッドカバー１０３によって囲まれた内部空間内で構築される。
【００２９】
動弁装置１００は、排気弁２１０と、吸気弁２２０と、第１ハイドロリックラッシュアジャスタ３１０と、第２ハイドロリックラッシュアジャスタ３２０と、第１カム４１０と、第２カム４２０と、を備える。排気路１０８及び吸気路１０９は、シリンダヘッド１０２に形成される。排気路１０８及び吸気路１０９は、燃焼室１０７に繋がる。
【００３０】
排気弁２１０は、往復移動の区間において、最も上の位置は、以下の説明において、「第１閉位置」と称される。排気弁２１０の往復移動の区間において、最も下の位置は、以下の説明において、「第１開位置」と称される。排気弁２１０は、第１閉位置と第１開位置との間で往復移動する。図１に示される排気弁２１０は、第１閉位置に位置する。このとき、排気路１０８と燃焼室１０７との間の排気路１０８の上流端（排気流の方向において上流に位置する排気路１０８の端部）は、排気弁２１０によって閉じられる。
【００３１】
吸気弁２２０は、往復移動の区間において、最も上の位置は、以下の説明において、「第２閉位置」と称される。吸気弁２２０の往復移動の区間において、最も下の位置は、以下の説明において、「第２開位置」と称される。吸気弁２２０は、第２閉位置と第２開位置との間で往復移動する。図１に示される吸気弁２２０は、第２閉位置に位置する。このとき、吸気路１０９と燃焼室１０７との間の吸気路１０９の下流端は、吸気弁２２０によって閉じられる。
【００３２】
上述の如く、ピストン１０６の往復移動の結果、爆発的な燃焼が、燃焼室１０７内で生ずる。爆発的な燃焼の結果生じた燃焼ガスは、燃焼室１０７内に充満する。排気弁２１０が、第１閉位置から下方に移動すると、排気路１０８の上流端は、開かれる。この結果、燃焼ガスは、排気路１０８を通じて、排気されることができる。
【００３３】
吸気弁２２０が、第２閉位置から下方に移動すると、吸気路１０９の下流端は、開かれる。この結果、空気は、吸気路１０９を通じて、燃焼室１０７内に供給される。空気は、燃焼室１０７内で、燃料と混合される。この結果、燃料及び空気が混合した混合ガスが、燃焼室１０７内で生成される。混合ガスは、上述の爆発的な燃焼を引き起こす。
【００３４】
図２は、エンジン１１０の概略的な正面図である。図１及び図２を参照して、動弁装置１００が更に説明される。
【００３５】
第１カム４１０及び第２カム４２０を駆動する駆動機構１２０は、シリンダブロック１０１の外で主に構築される。クランク軸１０４の一部は、出力端１１１として、エンジン１１０の外に突出する。駆動機構１２０は、複数のスプロケット１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６，１２７と、複数のカム軸１２８，１２９と、複数のチェーン１３１，１３２，１３３と、を含む。スプロケット１２１，１２２は、出力端１１１に取り付けられる。したがって、クランク軸１０４が回転すると、スプロケット１２１，１２２も回転することができる。スプロケット１２３，１２４は、スプロケット１２１，１２２の上方に配置される。チェーン１３１は、スプロケット１２１，１２３に噛み合う無端チェーンである。したがって、スプロケット１２１が回転すると、スプロケット１２３も回転する。スプロケット１２３は、燃料噴射ポンプ（図示せず）の回転シャフト１３４に取り付けられる。スプロケット１２３の回転の結果、燃料噴射ポンプは駆動される。スプロケット１２３と同様に、スプロケット１２４は、燃料噴射ポンプの回転シャフト１３４に取り付けられる。したがって、スプロケット１２３が回転すると、スプロケット１２４も回転することができる。
【００３６】
第１カム４１０及びスプロケット１２５は、カム軸１２８に取り付けられる。したがって、スプロケット１２５は、第１カム４１０と同軸回転することができる。第２カム４２０及びスプロケット１２６は、カム軸１２９に取り付けられる。したがって、スプロケット１２６は、第２カム４２０と同軸回転することができる。
【００３７】
スプロケット１２５，１２６は、スプロケット１２３，１２４の上方に位置する。チェーン１３２は、スプロケット１２４，１２５，１２６に噛み合う無端チェーンである。したがって、スプロケット１２４が回転すると、スプロケット１２５，１２６も回転することができる。スプロケット１２５，１２６が回転すると、第１カム４１０及び第２カム４２０も回転することができる。すなわち、第１カム４１０及び第２カム４２０は、クランク軸１０４の回転によって時計回りに回転されることになる。
【００３８】
スプロケット１２７は、スプロケット１２１，１２２の下方に配置される。スプロケット１２７は、エンジン１１０の底面に据え付けられたオイルポンプ（図示せず）に取り付けられる。チェーン１３３は、スプロケット１２２，１２７に噛み合う無端チェーンである。スプロケット１２２が、スプロケット１２１と同軸回転すると、スプロケット１２７も回転する。この結果、オイルポンプは、駆動される。
【００３９】
第１カム４１０の回転の間、第１カム４１０は、第１ハイドロリックラッシュアジャスタ３１０に支持され、且つ、排気弁２１０と接触するロッカーアーム３３０のローラ３３３と継続的に接触する。同様に、第２カム４２０の回転の間、第２カム４２０は、第２ハイドロリックラッシュアジャスタ３２０に支持され、且つ、吸気弁２２０と接触するロッカーアーム３３４のローラ３３５と継続的に接触する。これにより、バルブクリアランスは、「０」に設定されるので、タペットノイズは、生じにくい。
【００４０】
第１カム４１０の回転は、第１ハイドロリックラッシュアジャスタ３１０に支持されたロッカーアーム３３０を介して、排気弁２１０が、第１閉位置と第１開位置との間で往復移動するように、排気弁２１０を駆動することができる。
【００４１】
第２カム４２０の回転は、第２ハイドロリックラッシュアジャスタ３２０に支持されたロッカーアーム３３４を介して、吸気弁２２０が、第２閉位置と第２開位置との間で往復移動するように、吸気弁２２０を駆動することができる。
【００４２】
第１カム４１０の回転角が、排気弁２１０の第１閉位置にあり、且つ、第２カム４２０の回転角が、吸気弁２２０の第２閉位置にある期間は、以下の説明において、「ネガティブバルブオーバーラップ期間（ＮＶＯ期間）」と称される。ＮＶＯ期間の間に、ピストン１０６は、上死点に到達する（図１を参照）。
【００４３】
図３は、リフトカーブを表すグラフである。図１及び図３を参照して、動弁装置１００が更に説明される。
【００４４】
図３のグラフの横軸は、クランク軸１０４の回転角を表す。クランク軸１０４の回転角が、「０°」であるとき、ピストン１０６は、上死点に位置する。図３のグラフの縦軸は、排気弁２１０及び吸気弁２２０の移動量（リフト量）を表す。縦軸の左のリフトカーブは、第１カム４１０の回転によって動かされる排気弁２１０の移動を表す。縦軸の右のリフトカーブは、第２カム４２０の回転によって動かされる吸気弁２２０の移動を表す。図３に示されるように、上述のＮＶＯ期間は、排気弁２１０が第１閉位置に到達してから吸気弁２２０が第２閉位置から動き始めるまでの期間として定義されてもよい。
【００４５】
図１に示されるように、第１カム４１０は、ベースサークル４１１と、カム山４１２と、２つのランプ部４１３，４１４と、を含む。ベースサークル４１１は、略一定の曲率半径の下で描かれた弧状の輪郭を形成する。カム山４１２は、ベースサークル４１１の輪郭に合致する仮想的な円から外方に突出する領域を形成する。カム山４１２の頂部が、ロッカーアーム３３０を揺動させ、排気弁２１０は、第１開位置に到達する。ランプ部４１３，４１４は、カム山４１２の周縁とベースサークル４１１の周縁とを滑らかに繋ぐ周縁を形成する。ランプ部４１４がロッカーアーム３３０のローラ３３３に接触している間、排気弁２１０は、第１閉位置に向けて移動する。ランプ部４１４とベースサークル４１１との間の境界がロッカーアーム３３０のローラ３３３に接触すると、排気弁２１０が第１閉位置に到達するように、第１カム４１０は、設計される。第１カム４１０とロッカーアーム３３０のローラ３３３との接触位置が、ベースサークル４１１からランプ部４１３に遷移すると、排気弁２１０は、第１閉位置から第１開位置に向けて動き出す。
【００４６】
第２カム４２０は、ベースサークル４２１と、カム山４２２と、２つのランプ部４２３，４２４と、を含む。ベースサークル４２１は、略一定の曲率半径の下で描かれた弧状の輪郭を形成する。カム山４２２は、ベースサークル４２１の輪郭に合致する仮想的な円から外方に突出する領域を形成する。カム山４２２の頂部が、ロッカーアーム３３４を揺動させ、吸気弁２２０は、第２開位置に到達する。ランプ部４２３，４２４は、カム山４２２の周縁とベースサークル４２１の周縁とを滑らかに繋ぐ周縁を形成する。ランプ部４２４がロッカーアーム３３４のローラ３３５に接触している間、吸気弁２２０は、第２閉位置に向けて移動する。ランプ部４２３とベースサークル４２１との間の境界にロッカーアーム３３４のローラ３３５が接触すると、吸気弁２２０が第２閉位置に到達するように、第２カム４２０は、設計される。第２カム４２０とロッカーアーム３３４のローラ３３５との接触位置が、ベースサークル４２１からランプ部４２３に遷移すると、吸気弁２２０は、第２閉位置から第２開位置に向けて動き出す。
【００４７】
図３は、排気弁２１０が第１閉位置に到達してからピストン１０６が上死点に到達するまでのクランク軸１０４の第１角変位量を、記号「Ａ」で示す。図３は、ピストン１０６が上死点に到達してから吸気弁２２０が第２閉位置から第２開位置に向けて移動し始めるまでのクランク軸１０４の第２角変位量を、記号「Ｂ」で示す。図３に示されるように、第１角変位量「Ａ」が、第２角変位量「Ｂ」に略等しくなるように、第１カム４１０及び第２カム４２０のカムプロフィールは、設計される。
【００４８】
図３は、点線で描かれた矩形枠を示す。図４は、矩形枠で囲まれた領域の拡大図である。図１、図３及び図４を参照して、動弁装置１００が更に説明される。
【００４９】
図４は、「約−４５°」から「約−４０°」までの角度範囲「α１」と、「約−４０°」から「約−２７°」までの角度範囲「α２」と、を示す。第１カム４１０のランプ部４１４は、角度範囲「α１」と角度範囲「α２」との和に相当する。クランク軸１０４の回転角当たりの第１閉位置（ａ）への排気弁２１０の移動量は、以下の説明において、「移動率」と称される。以下の数式は、角度範囲「α１」における移動率「ΔＤ１」と、角度範囲「α２」における移動率「ΔＤ２」と、を示す。
【００５０】
【数１】
2018189021.tif 000003
【００５１】
上述の数式で示される如く、第１カム４１０のランプ部４１４は、大きな移動率「ΔＤ１」の第１区間と、小さな移動率「Ｄ２」の第２区間と、を含む。第１区間は、カム山４１２に連なる。第２区間は、第１区間とベースサークル４１１との間の接続部に位置する。
【００５２】
図４は、角度範囲「β２」を更に示す。角度範囲「β２」は、角度範囲「α２」と大きさにおいて等しい。第２閉位置から角度範囲「β２」によって表される区間における吸気弁２２０の移動率「ΔＤ３」（クランク軸１０４の回転角当たりの第２閉位置（ａ）からの吸気弁２２０の移動率「ΔＤ３」）は、以下の数式によって表される。
【００５３】
【数２】
2018189021.tif 000004
【００５４】
上述の数式で表される如く、第１カム４１０のランプ部４１４の第２区間における移動率「ΔＤ２」が、第２カム４２０のランプ部４２３によってもたらされる移動率「ΔＤ３」よりも小さくなるように、第１カム４１０のカムプロフィールは、設計される。
【００５５】
図４は、クランク軸１０４の回転角が「約−２７°」であるとき、排気弁２１０が、第１閉位置（ａ）に到達することを表す。図４は、クランク軸１０４の回転角が「約３３°」であるとき、吸気弁２２０が、第２閉位置（ａ）から動き出すことを表す。第１角変位量「Ａ」と第２角変位量「Ｂ」との間の差異は、「約６°」である。
【００５６】
図４の鎖線は、一般的なカムによって駆動された排気弁２１０の動きを表すリフトカーブである。図４の一点鎖線は、クランク軸１０４の回転角が「約−１７°」であるとき、一般的なカムによって駆動された排気弁２１０が、第１閉位置に到達することを表す。一般的なカムが、第１カム４１０に代えて用いられるとき、第１角変位量「Ａ」と第２角変位量「Ｂ」との間の差異は、「約１６°」である。
【００５７】
図４の排気弁２１０の第１閉位置（ａ）（ベースサークル４１１との接続部）と、吸気弁２２０の第２閉位置（ａ）（ベースサークル４２１との接続部）は、設計上の各閉位置を示すものであり、エンジンの運転中は各ハイドロリックラッシュアジャスタ３１０、３２０の支持特性の変化でクランク軸１０４の回転角に対する吸排気弁２１０、２２０の閉位置が変化する。そこで、エンジンの低回転状態では、排気弁２１０のロッカーアーム３３０を支持する第１ハイドロリックラッシュアジャスタ３１０の後述する圧力室３５４は油圧プランジャ３４２で長く加圧されてオイル漏れがあり油圧プランジャ３４２のロッカーアーム３３０の支持位置が下降し、排気弁２１０は図４のように第１閉位置（ｂ）と早くなる。一方、吸気弁２２０のロッカーアーム３３４を支持する第２ハイドロリックラッシュアジャスタ３２０の圧力室３５４は油圧プランジャ３４２での加圧時間が短く油圧プランジャ３４２の支持位置の下降量は少なく吸気弁２２０は図４のように第２閉位置（ｂ）となる。また、エンジンの高回転状態では、排気弁２１０のロッカーアーム３３０を支持する第１ハイドロリックラッシュアジャスタ３１０の圧力室３５４は油圧プランジャ３４２での加圧時間が短くオイル漏れが少なく油圧プランジャ３４２のロッカーアーム３３０の支持位置の下降量が小さく、排気弁２１０は図４のように第１閉位置（ｃ）と遅くなる。一方、吸気弁２２０のロッカーアーム３３４を支持する第２ハイドロリックラッシュアジャスタ３２０の圧力室３５４も油圧プランジャ３４２での加圧時間が短く油圧プランジャ３４２の支持位置の下降量はさらに少なく吸気弁２２０は図４のように第２閉位置（ｃ）と早くなる。即ち、第１カム４１０のランプ部４１４を上記第１区間と第２区間の形状にすることにより、エンジンの低回転状態において、排気弁２１０の第１閉位置（ｂ）の第１角変位量「Ａ」と第２角変位量「Ｂ」とを略同じにできる。これにより第１角変位量のピストンの上昇量と、第２角変位量のピストンの下降量が略同じとなり、ピストンのポンピングロスを小さくすることができる。また、エンジンの高回転状態では、小さな移動率「Ｄ２」の第２区間で排気弁２１０は第１閉位置（ｃ）となるため、着座音の低減に有利となる。
【００５８】
図５は、ネガティブバルブオーバーラップ期間中の概略的なＰＶ線図である。図１、図４及び図５を参照して、動弁装置１００が説明される。
【００５９】
図５の横軸は、燃焼室１０７の体積を表す。図５の縦軸は、燃焼室１０７内の圧力を表す。ＮＶＯ期間における体積と圧力との間の関係は、体積が「Ｖ１ｃｃ」未満である領域に描かれた曲線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４によって表される。排気弁２１０が、第１カム４１０によって駆動されるとき、実線で表された曲線Ｃ１，Ｃ２が得られる。排気弁２１０が、図４を参照して説明された一般的なカムによって駆動されるとき、鎖線で表された曲線Ｃ３，Ｃ４が得られる。排気弁２１０が、第１カム４１０によって駆動されるときのポンピングロスは、曲線Ｃ１，Ｃ２間の圧力差の和として定義されてもよい。排気弁２１０が、一般的なカムによって駆動されるときのポンピングロスは、曲線Ｃ３，Ｃ４間の圧力差の和として定義されてもよい。
【００６０】
ＮＶＯ期間において、曲線Ｃ１，Ｃ２は、略一致している。このことは、排気弁２１０が、第１カム４１０によって駆動されるならば、ＮＶＯ期間におけるネガティブバルブオーバーラップ期間中のポンピングロスが非常に小さいことを表す。一方、曲線Ｃ３，Ｃ４間の差は、曲線Ｃ１，Ｃ２間の差よりも大きい。このことは、排気弁２１０が、一般的なカムによって駆動されるならば、ＮＶＯ期間中のポンピングロスは、大きいことを表す。すなわち、図５は、第１角変位量「Ａ」と第２角変位量「Ｂ」との間の差異が小さいならば、ポンピングロスも小さくなることを表している。本発明者等によれば、第１角変位量「Ａ」と第２角変位量「Ｂ」との間の差異が、「１５°」以下であるならば、ポンピングロスは、十分に小さい。より好ましくは、第１角変位量「Ａ」と第２角変位量「Ｂ」との間の差異は、「７°」以下である。
【００６１】
＜他の特徴＞
設計者は、上述の動弁装置１００に様々な特徴を与えることができる。以下に説明される特徴は、上述の実施形態に関連して説明された動弁装置１００の原理を何ら限定しない。
【００６２】
（ハイドロリックラッシュアジャスタを含む動弁装置）
一般的なハイドロリックラッシュアジャスタが、第１ハイドロリックラッシュアジャスタ３１０及び第２ハイドロリックラッシュアジャスタ３２０として用いられることができる。第１ハイドロリックラッシュアジャスタ３１０の例示的な構造が以下に説明される。第２ハイドロリックラッシュアジャスタ３２０は、構造において、第１ハイドロリックラッシュアジャスタ３１０と共通する。第１ハイドロリックラッシュアジャスタ３１０に関する以下の説明は、第２ハイドロリックラッシュアジャスタ３２０に援用される。
【００６３】
図１に示されるように、排気弁２１０は、弁体２１１と、弁体２１１から上方に延びる弁軸２１２と、を含む。排気弁座１４１は、排気路１０８の上流端を形成する。排気弁２１０が、上述の第１閉位置にあるとき、弁体２１１は、排気弁座１４１に着座する。
【００６４】
上述のロッカーアーム３３０は、基端部３３１と先端部３３２とを含む。基端部３３１は、第１ハイドロリックラッシュアジャスタ３１０によって支持される。先端部３３２は、弁軸２１２の上端に当接する。第１カム４１０は、基端部３３１と先端部３３２との間でロッカーアーム３３０に回転可能に支持されたローラ３３３に接触する。第１カム４１０が回転すると、ロッカーアーム３３０が揺動し、先端部３３２は、上下に動く。この結果、排気弁２１０は、第１閉位置と第２閉位置との間で往復移動することができる。
【００６５】
図６は、第１ハイドロリックラッシュアジャスタ３１０の概略的な断面図である。図１乃至図６を参照して、第１ハイドロリックラッシュアジャスタ３１０が説明される。
【００６６】
第１ハイドロリックラッシュアジャスタ３１０は、ボディ３４１と、油圧プランジャ３４２と、チェックボール３４３と、チェックボール３４３を収容するハット形の収容部材３５６と、スプリング３４４と、を含む。ボディ３４１は、略円筒状の周壁３４５と、周壁３４５の下端を閉じる底壁３４６と、を含む。貫通穴３４７は、周壁３４５に形成される。ロッカーアーム３３０の基端部３３１を支持する力をもたらすオイルは、貫通穴３４７を通じて、流入出することができる。
【００６７】
油圧プランジャ３４２は、ボディ３４１内に部分的に収容される。油圧プランジャ３４２は、全体的に円筒状の周壁３４８と、周壁３４８から油圧プランジャ３４２の中心軸に向けて突出する内部リング３４９と、を含む。油圧プランジャ３４２の周壁３４８の外周面は、ボディ３４１の周壁３４５の内周面に部分的に接触する。周壁３４５，３４８が離間している空間は、上述のオイルが流れる流路として用いられる。流入穴３５１及び流出穴３５２は、油圧プランジャ３４２の周壁３４８に形成される。流入穴３５１は、流出穴３５２の上方に形成される。流入穴３５１が、周壁３４５，３４８間に形成された空間を通じて、ボディ３４１の貫通穴３４７に連通しているとき、オイルは、油圧プランジャ３４２内に流入することができる。流出穴３５２が、周壁３４５，３４８間に形成された空間を通じて、ボディ３４１の貫通穴３４７に連通しているとき、オイルは、油圧プランジャ３４２から流出することができる。
【００６８】
内部リング３４９は、第１ハイドロリックラッシュアジャスタ３１０の内部空間を、内部リング３４９の上側の上部空間３５３と、内部リング３４９の下側の下部空間（圧力室）３５４と、に区分する。流入穴３５１及び流出穴３５２は、上部空間３５３に連通する。チェックボール３４３及びスプリング３４４は、下部空間３５４に配置される。スプリング３４４の下端は、ボディ３４１の底壁３４６に連結される。チェックボール３４３は、収容部材３５６を介して、スプリング３４４の上端に取り付けられる。内部リング３４９は、上部空間３５３と下部空間３５４とに繋がる開口部３５５を形成する。チェックボール３４３は、開口部３５５の直下に位置する。なお、収容部材３５６には、チェックボール３４３が開口部３５５を開いた時に上部空間３５３からのオイルを下部空間（圧力室）３５４に流入させる切欠き部３５７が設けてある。
【００６９】
ロッカーアーム３３０の基端部３３１は、油圧プランジャ３４２の上端に取り付けられる。ロッカーアーム３３０の先端部３３２は排気弁２１０の弁軸２１２の上端に当接する。第１カム４１０でローラ３３３を介してロッカーアーム３３０が揺動し、排気弁２１０が開閉する時に、油圧プランジャ３４２には、周期的な荷重が作用して上下動し、油圧プランジャ３４２が瞬時に上動した時にチェックボール３４３が開口部３５５を開き、下部空間（圧力室）３５４にオイルが流入し、油圧プランジャ３４２が瞬時に下動した時にチェックボール３４３が開口部３５５を閉じ、下部空間（圧力室）３５４のオイルを加圧するのを繰り返し、油圧プランジャ３４２でロッカーアーム３３０の基端部３３１を油圧保持する。
【００７０】
特に、エンジン１１０の回転数が小さいとき、第１カム４１０でローラ３３３を介して、ロッカーアーム３３０が揺動し、排気弁２１０が閉じるまでには、油圧プランジャ３４２を介して、下部空間（圧力室）３５４のオイルが長く加圧され、下部空間（圧力室）３５４のオイルが油圧プランジャ３４２とボディ３４１との隙間から漏れ、油圧プランジャ３４２の油圧支持位置が下降する。これにより、排気弁２１０が第１閉位置に到達するタイミングが早くなる。
【００７１】
排気弁２１０が第１閉位置に到達するタイミングが早くなることは、図３を参照して説明されたリフトカーブ（排気弁２１０に対応するリフトカーブ）が下方に移動することに相当する。リフトカーブと横軸とによって囲まれた面積が、リフトカーブの下方への移動によって大きく変化するならば、図５を参照して説明されたポンピングロスは大きく増加する。しかしながら、第１カム４１０は、横軸に対して大きな移動率「ΔＤ１」の第１区間と、小さな移動率「Ｄ２」の第２区間と、を有するので（図４を参照）、ポンピングロスは、オイルの漏出下においても、さほど増加しない。図４に示されるように、第２区間は、第１区間よりも長いので、第１カム４１０は、ポンピングロスへのオイルの漏出の影響（着座音の低減など）を大幅に低減することができる。
【００７２】
（ネガティブバルブオーバーラップ期間の調整）
動弁装置１００は、ＮＶＯ期間を調整する機能を有してもよい。長いＮＶＯ期間が設定されるならば、燃焼室１０７の高温は、維持されやすい。この結果、燃焼室１０７内での圧縮着火燃焼が、引き起こされやすくなる。したがって、動弁装置１００は、高い燃費効率に貢献することができる。
【００７３】
図７は、動弁装置１００の概念的なブロック図である。図１、図２及び図７を参照して、動弁装置１００が説明される。
【００７４】
動弁装置１００は、２つの可変バルブタイミングシステム（以下、「ＶＶＴシステム５１０，５２０（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｔｉｍｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ」と称される）と、制御装置５３０と、を備える。図２を参照して説明されたスプロケット１２５は、ＶＶＴシステム５１０を介して、カム軸１２８に取り付けられる。同様に、スプロケット１２６は、ＶＶＴシステム５２０を介して、カム軸１２９に取り付けられる。既知の可変バルブタイミングシステムに用いられている様々な機構は、ＶＶＴシステム５１０，５２０に適用されることができる。したがって、本実施形態の原理は、ＶＶＴシステム５１０，５２０の特定の構造に限定されない。
【００７５】
ＶＶＴシステム５１０，５２０は、制御装置５３０の制御下で、第１カム４１０及び第２カム４２０の回転位相を変更する。この結果、ＮＶＯ期間の長さは、変更される。
【００７６】
制御装置５３０は、演算部５３１と、信号生成部５３２と、を含む。図７は、センサ群ＳＳＧを示す。センサ群ＳＳＧは、車載された様々なセンサ（図示せず：たとえば、アクセルの開度を検出するセンサ、オイルの温度を検出するセンサ、クランク角を検出するセンサや第１カム４１０及び第２カム４２０の角度を検出するセンサ）を含む。車両（図示せず）の走行状態を表す様々な検出信号は、センサ群ＳＳＧから演算部５３１へ出力される。
【００７７】
演算部５３１は、検出信号を参照し、エンジン１１０の回転数を算出する。演算部５３１は、算出された回転数を、所定の閾値と比較し、ＶＶＴシステム５１０，５２０の動作を決定される。決定された動作を表す指令は、演算部５３１から信号生成部５３２へ出力される。信号生成部５３２は、指令によって指定された動作が得られるように、制御信号を生成する。制御信号は、信号生成部５３２からＶＶＴシステム５１０，５２０へ出力される。ＶＶＴシステム５１０，５２０は、制御信号に応じて動作し、第１カム４１０及び第２カム４２０の回転位相をそれぞれ変更する。第１カム４１０及び第２カム４２０の回転位相の変更の結果、ＮＶＯ期間の長さは、車両の運転状態に適合した値に調整される。
【００７８】
図８は、演算部５３１の動作を表す概略的なフローチャートである。図１、図２、図７及び図８を参照して、演算部５３１の動作が説明される。
【００７９】
（ステップＳ１１０）
演算部５３１は、検出信号を待つ。演算部５３１が、センサ群ＳＳＧから検出信号を受け取ると、ステップＳ１２０が実行される。
【００８０】
（ステップＳ１２０）
演算部５３１は、検出信号を参照して、エンジン１１０の回転数を演算する。その後、ステップＳ１３０が実行される。
【００８１】
（ステップＳ１３０）
演算部５３１は、算出された回転数を、所定の閾値と比較する。算出された回転数が、閾値を下回っているならば、ステップＳ１４０が実行される。他の場合には、ステップＳ１６０が実行される。本実施形態に関して、第１回転数は、閾値を下回る回転数によって例示される。第２回転数は、閾値以上の回転数によって例示される。
【００８２】
（ステップＳ１４０）
演算部５３１は、ＮＶＯ期間の長さが、第１値となるように指令を生成する。第１値は、圧縮着火燃焼が燃焼室１０７内で引き起こされるのに適した大きさである。したがって、ステップＳ１４０が実行された場合、圧縮着火燃焼が燃焼室１０７内で引き起こされる。演算部５３１が指令を生成すると、ステップＳ１５０が実行される。
【００８３】
（ステップＳ１５０）
生成された指令は、演算部５３１から信号生成部５３２へ出力される。信号生成部５３２は、指令に応じて、制御信号を生成する。制御信号は、信号生成部５３２からＶＶＴシステム５１０，５２０へ出力される。ＶＶＴシステム５１０，５２０は、制御信号に応じて、第１カム４１０及び／又は第２カム４２０の回転位相を変更する。
【００８４】
（ステップＳ１６０）
演算部５３１は、ＮＶＯ期間の長さが、第１値よりも小さな第２値となるように指令を生成する。演算部５３１が指令を生成すると、ステップＳ１５０が実行される。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
上述の実施形態の原理は、様々な車両に好適に利用される。
【符号の説明】
【００８６】
１００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・動弁装置
１０４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・クランク軸
１０６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ピストン
１０７・・・・・・・・・・・・・・・・・・・燃焼室
１０８・・・・・・・・・・・・・・・・・・・排気路
１０９・・・・・・・・・・・・・・・・・・・吸気路
１１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・エンジン
１４１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・排気弁座
２１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・排気弁
２１１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・弁体
２１２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・弁軸
２２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・吸気弁
３１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第１ハイドロリックラッシュアジャスタ
３２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第２ハイドロリックラッシュアジャスタ
３３０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ロッカーアーム
３３１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・基端部
３３２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・先端部
３３４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ロッカーアーム
３４０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・油圧プランジャ
４１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第１カム
４１１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ベースサークル
４１２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・カム山
４１４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ランプ部
４２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第２カム
４２３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ランプ部
５３０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・制御装置
【図１】
2018189021.tif 000005
【図２】
2018189021.tif 000006
【図３】
2018189021.tif 000007
【図４】
2018189021.tif 000008
【図５】
2018189021.tif 000009
【図６】
2018189021.tif 000010
【図７】
2018189021.tif 000011
【図８】
2018189021.tif 000012