(57)【要約】【課題】簡単な構造で吸気弁の開閉時期を変更することができるエンジンを提供する。【解決手段】吸気弁１６の閉弁時期を変更可能な可変バルブタイミング機構３７を備えるエンジン１であって、可変バルブタイミング機構３７は、カム軸９０と、カム軸９０に設けられる第一カム９１及び第二カム９２と、第一カム９１に当接されて、第一カム９１の回転に従って揺動する第一スイングアーム５０と、第二カム９２に当接されて、第二カム９２の回転に従って揺動する第二スイングアーム６０と、第一スイングアーム５０に連結されて、第一スイングアーム５０と吸気弁１６とを連係させるプッシュロッド７０と、第一スイングアーム５０を第一カム９１の回転に従って揺動させる第一の状態と、第二スイングアーム６０とともに第二カム９２の回転に従って揺動させる第二の状態とに切換可能な切換手段１００と、を具備した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁の閉弁時期を変更可能な可変バルブタイミング機構を備えるエンジンであって、
前記可変バルブタイミング機構は、
クランク軸に連動して回転するカム軸と、
前記カム軸に設けられて、互いにカムプロフィールの異なる第一カム及び第二カムと、
前記第一カムに当接されて、前記第一カムの回転に従って揺動する第一スイングアームと、
前記第二カムに当接されて、前記第二カムの回転に従って揺動する第二スイングアームと、
前記第一スイングアームに連結されて、前記第一スイングアームと前記吸気弁とを連係させるプッシュロッドと、
前記第一スイングアームを前記第一カムの回転に従って揺動させる第一の状態と、第二スイングアームとともに前記第二カムの回転に従って揺動させる第二の状態とに切換可能な切換手段と、
を具備するエンジン。
【請求項２】
前記切換手段は、
前記第二スイングアームに取り付けられた受け部材と、
前記第一スイングアームに取り付けられて、前記受け部材と当接することにより、前記第一スイングアームを前記第一カムから離間させるとともに、前記第二スイングアームと一体的に動作させることが可能な油圧アクチュエータと、
を具備する請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記切換手段は、エンジン各部に供給される潤滑油を用いて前記油圧アクチュエータを作動させる請求項２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記油圧アクチュエータを作動させる潤滑油は、
前記第一スイングアームに形成される油圧アクチュエータ作動用油路、及び前記第一スイングアームを揺動可能に支持するスイングアーム軸に形成される第一油路を介して、前記油圧アクチュエータに供給される請求項２又は請求項３に記載のエンジン。
【請求項５】
前記第一スイングアームは、
回転自在に支持されるとともに、前記第一カムと当接されるカムローラを具備し、
前記カムローラを潤滑する潤滑油は、
前記油圧アクチュエータ作動用油路とは別に前記第一スイングアームに形成されるローラ潤滑用油路、及び前記第一油路とは別に前記スイングアーム軸に形成される第二油路を介して、前記カムローラに供給される請求項４に記載のエンジン。
【請求項６】
前記油圧アクチュエータの動作を切り換えるための切換弁を、前記第一スイングアームに取り付ける請求項２から請求項５までのいずれか一項に記載のエンジン。
【請求項７】
前記第一カムのカムプロフィール又は前記第二カムのカムプロフィールのうち、少なくとも一方のカムプロフィールは、吸気下死点よりも早い時期に吸気弁が閉弁するように設定される請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンが吸気下死点に到達する時期よりも早い時期又は遅い時期に吸気弁を閉じる、いわゆるミラーサイクルを採用したエンジンの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ピストンが吸気下死点に到達する時期よりも早い時期又は遅い時期に吸気弁を閉じる、いわゆるミラーサイクルを採用したエンジンの技術が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されているように、ピストンが吸気下死点に到達する時期よりも遅い時期に吸気弁を閉じる、いわゆる遅閉じ方式のミラーサイクルを採用したエンジンがある。このエンジンにおいては、遅閉じ方式のミラーサイクルを採用することによって、吸引される空気の圧縮比を小さく抑えつつ、爆発した燃料ガスの膨張比だけを大きくすることができ、高い熱効率を得ることができる。
【０００４】
また、ミラーサイクルの他の方式として、ピストンが下死点に到達する時期よりも早い時期に吸気弁を閉じる、いわゆる早閉じ方式のミラーサイクルを採用したエンジンがある。このエンジンにおいては、早閉じ方式のミラーサイクルを採用することによって、シリンダ内で空気を断熱膨張させ、燃焼温度を下げることができる。従って、高い熱効率を得るとともに、発生するＮＯｘ量を低減させることができる。
【０００５】
エンジンに早閉じ方式のミラーサイクルを採用する場合、エンジン内に吸引される空気量が減少し、発生する黒煙の増加や、加速性及び始動性の悪化といった性能の悪化が予想される。そこで、この場合には、エンジンの排気ガスにより駆動され、空気を加圧してエンジンのシリンダ内に送り込む過給機の圧力比を従来よりも高くすることによって、エンジン内に吸引される空気量の減少を防ぎ、性能の悪化を防止することができる。
【０００６】
しかし、エンジンの低負荷運転時には、エンジンの排気ガス量が少ないため、過給機を十分に駆動させることができず、過給機の圧力比を従来よりも高くすることができない。この場合、エンジン内に吸引される空気量を十分に確保することができず、エンジンの性能が悪化する場合がある。
【０００７】
このようなエンジンの性能の悪化を防止するためには、エンジンの負荷状態等に応じて吸気弁の閉弁時期を変更し、エンジン内に吸引される空気量を確保する必要がある。しかし、吸気弁の閉弁時期は当該吸気弁を開閉させるカムのカムプロフィールによって定まる。このため、吸気弁の閉弁時期を変更するためには、カムと当該カムが形成されるカム軸との相対角度を変更するための機構を設ける等の複雑な構造を要する点で不利であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２９１７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、簡単な構造で吸気弁の開閉時期を変更することができるエンジンを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１においては、吸気弁の閉弁時期を変更可能な可変バルブタイミング機構を備えるエンジンであって、前記可変バルブタイミング機構は、クランク軸に連動して回転するカム軸と、前記カム軸に設けられて、互いにカムプロフィールの異なる第一カム及び第二カムと、前記第一カムに当接されて、前記第一カムの回転に従って揺動する第一スイングアームと、前記第二カムに当接されて、前記第二カムの回転に従って揺動する第二スイングアームと、前記第一スイングアームに連結されて、前記第一スイングアームと前記吸気弁とを連係させるプッシュロッドと、前記第一スイングアームを前記第一カムの回転に従って揺動させる第一の状態と、第二スイングアームとともに前記第二カムの回転に従って揺動させる第二の状態とに切換可能な切換手段と、を具備するものである。
【００１２】
請求項２においては、前記切換手段は、前記第二スイングアームに取り付けられた受け部材と、前記第一スイングアームに取り付けられて、前記受け部材と当接することにより、前記第一スイングアームを前記第一カムから離間させるとともに、前記第二スイングアームと一体的に動作させることが可能な油圧アクチュエータと、を具備するものである。
【００１３】
請求項３においては、前記切換手段は、エンジン各部に供給される潤滑油を用いて前記油圧アクチュエータを作動させるものである。
【００１４】
請求項４においては、前記油圧アクチュエータを作動させる潤滑油は、前記第一スイングアームに形成される油圧アクチュエータ作動用油路、及び前記第一スイングアームを揺動可能に支持するスイングアーム軸に形成される第一油路を介して、前記油圧アクチュエータに供給されるものである。
【００１５】
請求項５においては、前記第一スイングアームは、回転自在に支持されるとともに、前記第一カムと当接されるカムローラを具備し、前記カムローラを潤滑する潤滑油は、前記油圧アクチュエータ作動用油路とは別に前記第一スイングアームに形成されるローラ潤滑用油路、及び前記第一油路とは別に前記スイングアーム軸に形成される第二油路を介して、前記カムローラに供給されるものである。
【００１６】
請求項６においては、前記油圧アクチュエータの動作を切り換えるための切換弁を、前記第一スイングアームに取り付けるものである。
【００１７】
請求項７においては、前記第一カムのカムプロフィール又は前記第二カムのカムプロフィールのうち、少なくとも一方のカムプロフィールは、吸気下死点よりも早い時期に吸気弁が閉弁するように設定されるものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１９】
請求項１においては、互いにカムプロフィールの異なるカムにより吸気弁を開閉して、吸気弁の開閉時期を各カムに対応する時期に変更することができる。この場合、吸気弁の開閉時期を簡単な構成で切り換えることができ、部品点数や組み立て工数を削減して、製造コストの削減を図ることができる。また、部品点数や組み立て工数を削減することにより、寸法誤差や組み立て時のミスの発生を抑制し、ひいてはエンジン全体としての信頼性の向上を図ることができる。
【００２０】
請求項２においては、切換手段を簡単に構成することができる。従って、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能であり、製造コストの削減を図ることができる。
【００２１】
請求項３においては、エンジンの潤滑油を用いて切換手段を作動させることができるため、別途油圧ポンプ等を用いる必要がなく、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能であり、製造コストの削減を図ることができる。
【００２２】
請求項４においては、油圧アクチュエータを作動させる潤滑油を供給するための配管等を別途設ける必要がなく、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能である。また、潤滑油の油圧アクチュエータへの供給に、第一スイングアームの揺動による影響が及ばなくなる。したがって、潤滑油を油圧アクチュエータへ安定して供給することができる。
【００２３】
請求項５においては、カムローラを潤滑する潤滑油を供給するための配管等を別途設ける必要がなく、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能である。また、潤滑油がカムローラに油圧アクチュエータとは異なる油路を介して供給されることになる。したがって、潤滑油をカムローラに安定して供給することが可能となり、カムローラを確実に潤滑することができる。
【００２４】
請求項６においては、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能である。また、切換手段をコンパクトに構成することができ、省スペース化を図ることができる。
【００２５】
請求項７においては、吸気弁の閉弁時期を早めることで、シリンダ内で空気を断熱膨張させ、燃焼温度を下げることができる。これによって、ＮＯｘの発生量の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンを示した断面図。
【図２】エンジンと過給機との接続の様子を示した模式図。
【図３】可変バルブタイミング機構の第一スイングアームを示した正面断面図。
【図４】可変バルブタイミング機構を示した平面図。
【図５】可変バルブタイミング機構を示した底面図。
【図６】可変バルブタイミング機構の第二スイングアームを示した正面図。
【図７】第一の状態において、第一スイングアーム及び第二スイングアームがともに上方へ揺動している様子を示した正面図。
【図８】第一の状態において、第一スイングアームのみが下方へ揺動している様子を示した正面図。
【図９】第一の状態における吸気弁の開閉時期を示した図。（ａ）クランク角度と吸気弁の開閉時期との関係を示した図。（ｂ）クランク角度と吸気弁のバルブリフトとの関係を示した図。
【図１０】第二の状態における可変バルブタイミング機構の第一スイングアームを示した正面断面図。
【図１１】第二の状態において、第一スイングアーム及び第二スイングアームがともに上方へ揺動している様子を示した正面図。
【図１２】第二の状態において、第一スイングアームが第二スイングアームに従って揺動している様子を示した正面図。
【図１３】第二の状態における吸気弁の開閉時期を示した図。（ａ）クランク角度と吸気弁の開閉時期との関係を示した図。（ｂ）クランク角度と吸気弁のバルブリフトとの関係を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
まず、図１及び図２を用いて、本発明の一実施形態に係るエンジン１について説明する。エンジン１は複数個のピストン３１が直列に配置される、いわゆる直列多気筒エンジンであるが、以下の説明では簡単のために、そのうちの１気筒について説明している。なお、本発明に係るエンジンのピストンの個数や配列等は、本実施形態に係るエンジン１のものに限るものではない。
【００２８】
図１に示すように、エンジン１は、シリンダブロック１１やシリンダヘッド１３等を有するエンジン本体部１０、燃料噴射ノズル２１や燃料噴射ポンプ２２等を有する燃料供給部２０、及びピストン３１やコネクティングロッド３２、クランク軸３３、可変バルブタイミング機構３７等を有する運動部３０等から構成される。
【００２９】
エンジン本体部１０において、シリンダブロック１１には、その上面から下面まで貫通するように上下方向にシリンダ１１ａが設けられている。シリンダ１１ａには、その内径と略同一の外径を有するシリンダライナ１２が嵌入されている。
【００３０】
シリンダライナ１２は、その内部にピストン３１が摺接される略円管形状の部材である。
【００３１】
シリンダヘッド１３は、シリンダブロック１１の上面にヘッドボルト１４等によって締結されて、シリンダライナ１２とピストン３１の上端面とで燃焼室１５を構成するものである。
【００３２】
また、シリンダヘッド１３には、燃焼室１５内に空気を送り込むための吸気通路１３ａと、この通路を開閉可能とする吸気弁１６とが備えられるとともに、排気ガスを排出するための排気通路１３ｂと、この通路を開閉可能とする排気弁１７とが備えられる。シリンダヘッド１３には、１気筒につき２つの吸気弁１６・１６及び２つの排気弁１７・１７がそれぞれ配置される。２つの吸気弁１６・１６は吸気連結部材１６ａによって連結され、２つの排気弁１７・１７は排気連結部材１７ａによって連結される。
【００３３】
図２に示すように、吸気通路１３ａ及び排気通路１３ｂには、エンジン１の排気ガスを利用して駆動される排気ターボ過給方式の過給機２が設けられる。過給機２は、タービン２ａ、及びタービン２ａと同軸上に取り付けられたコンプレッサ２ｂを有する。タービン２ａは、燃焼室１５から排気通路１３ｂを介して供給される排気ガスにより回転する。タービン２ａの回転が同軸上に取り付けられたコンプレッサ２ｂに伝達されて、当該コンプレッサ２ｂが大気を吸入・圧縮して、吸気通路１３ａを介して燃焼室１５へと供給する。このように、過給機２は、エンジン１の排気エネルギーを利用してシリンダ１１ａ内へと空気を強制的に送り込むことができるように構成される。
【００３４】
また、吸気通路１３ａのコンプレッサ２ｂよりも下流には、吸気通路１３ａを通過する空気を冷却するためのインタークーラ３が取り付けられる。過給機２に圧縮されることで温度が上昇した空気は、インタークーラ３を通過する際に冷却され、エンジン１へと供給される。
【００３５】
図１に示すように、燃料供給部２０において、燃料噴射ポンプ２２は、ギヤ等を介して後述するクランク軸３３に連動連結されるとともに、クランク軸３３の回転運動により駆動されて、燃料タンクの燃料を燃料噴射ノズル２１へ圧送するものである。燃料噴射ポンプ２２は、シリンダブロック１１の側方に配置されて、燃料噴射ノズル２１とは燃料管により接続される。
【００３６】
燃料供給部２０を構成する燃料噴射ノズル２１は、その先端部を燃焼室１５内に突出するように、シリンダヘッド１３に設けられ、燃料を先端部に設けられた噴射口から燃焼室１５内へ噴射するものである。燃料噴射ノズル２１は、燃料噴射ポンプ２２から供給された燃料をエンジン１の運転状況に応じて噴射可能に構成される。
【００３７】
運動部３０において、ピストン３１は、前述したようにシリンダライナ１２の内部に上下方向へ摺動可能に設けられる。ピストン３１は、例えばアルミニウム合金や鋳鉄で略円筒形状に形成されている。そして、ピストン３１の上下方向の中途部には、シリンダライナ１２の軸方向と垂直に交差し、且つ、後述するクランク軸３３の軸方向と平行となるようにピストンピン３１ａが備えられる。
【００３８】
コネクティングロッド３２は、その上下両端に円筒形状の部材を有する。コネクティングロッド３２の上端は、ピストン３１に備えられたピストンピン３１ａに、揺動可能に挿嵌される。そして、コネクティングロッド３２の下端はクランク軸３３のクランクピン３３ａに回動可能に挿嵌される。
【００３９】
クランク軸３３は、シリンダブロック１１の下部において、シリンダライナ１２の軸方向と直交する方向に配置される。クランク軸３３は、コネクティングロッド３２によってピストン３１と連結されているため、ピストン３１の上下方向への往復運動は、コネクティングロッド３２を介してクランク軸３３に伝達されて、クランク軸３３の回転運動に変換される。
【００４０】
クランク軸３３は、メタルキャップ３５によって回動自在に軸支されている。メタルキャップ３５は、シリンダブロック１１の下部にキャップボルト３５ａ等によって締結される。
【００４１】
可変バルブタイミング機構３７は、吸気弁１６及び排気弁１７をそれぞれ開閉するために、カム、スイングアーム、プッシュロッド、弁腕等を具備する。可変バルブタイミング機構３７は、吸気弁１６を開閉するための機構として、カム軸９０、第一スイングアーム５０、プッシュロッド７０、弁腕８０等を具備し、クランク軸の回転運動に連動して駆動されて、吸気弁１６を開閉する。
【００４２】
カム軸９０は、クランク軸３３の軸方向と平行に配置され、ギヤ等を介してクランク軸３３に連動連結される。クランク軸３３の回転運動によりカム軸９０が回転駆動され、カム軸９０に形成される第一カム９１及び第二カム９２（図３参照）のカムプロフィールに従って、第一スイングアーム５０が揺動する。
【００４３】
プッシュロッド７０は、シリンダブロック１１の内部からシリンダヘッド１３を貫通して上方へ延出される。プッシュロッド７０の下端は第一スイングアーム５０に連結され、その上端は弁腕８０の一端に連結される。弁腕８０は、カム軸９０と平行となるように配置される弁腕軸８１により揺動可能に支持される。弁腕８０の他端は吸気弁１６上端に配置される吸気連結部材１６ａに連結される。
【００４４】
また、カム軸９０上には排気弁１７用のカムも形成され、当該カムのカムプロフィールに従って、図示せぬスイングアームが揺動され、図示せぬプッシュロッド及び弁腕を介して排気弁１７の上端に配置される排気連結部材１７ａに連結される。
【００４５】
次に、エンジン１の運転時における動作態様を簡単に説明する。
【００４６】
エンジン１は、その運転時における動作態様が吸気工程、圧縮工程、膨張行程、排気工程の４工程からなる４サイクルエンジンであり、クランク軸３３が２回転すると全工程が完了する。また、カム軸９０が１回転すると全工程が完了するように構成される。
【００４７】
吸気工程は、シリンダヘッド１３に備えられた排気弁１７を閉弁する一方、吸気弁１６を開弁し、ピストン３１を下方へ摺動させることによって、エンジン１の外部から吸気通路１３ａを介してシリンダ１１ａ内へ空気を吸入する工程である。吸気工程においては、過給機２により圧縮され、インタークーラ３により冷却された空気が燃焼室１５内へと供給される。
【００４８】
圧縮工程は、排気弁１７を閉弁した状態で吸気弁１６を閉弁するとともにピストン３１を上方へ摺動させることによって、シリンダ１１ａ内の空気を圧縮する工程である。この圧縮工程によって圧縮されて高温、高圧となった空気に燃料噴射ノズル２１から燃料が噴射されると、燃料は燃焼室１５内に分散されて燃焼を開始する。燃料が燃焼すると、燃焼室１５内の圧力が上昇する。
【００４９】
膨張行程は、圧縮工程において燃焼室１５内で上昇した圧力により、ピストン３１を再び下方へ押し下げる工程である。このようにピストン３１を押し下げることによって、クランク軸３３に駆動力が与えられる。
【００５０】
排気工程は、吸気弁１６を閉弁した状態で排気弁１７を開弁するとともにピストン３１を上方へ摺動させることによって、シリンダ１１ａ内の排気ガスを排気通路１３ｂを介して外部へ排出する工程である。当該排気ガスは、排気通路１３ｂの途中で過給機２のタービン２ａを通過し、当該タービン２ａを回転させる。
【００５１】
上記各工程における吸気弁１６及び排気弁１７の開閉は、可変バルブタイミング機構３７によってクランク軸３３の回転運動に連動して行われる。これによって、上記各工程において、それぞれ所定の時期に吸気弁１６及び排気弁１７の開閉を行うことができる。
【００５２】
次に、可変バルブタイミング機構３７について詳細に説明する。
【００５３】
図３から図６までに示すように、可変バルブタイミング機構３７は、所定の時期で吸気弁１６を開閉するとともに、エンジン１の運転状態に応じて当該吸気弁１６の開閉時期を切り換えるものである。可変バルブタイミング機構３７は、スイングアーム軸４０、第一スイングアーム５０、第二スイングアーム６０、プッシュロッド７０、カム軸９０、切換手段１００等を具備する。
【００５４】
図３から図５までに示すように、スイングアーム軸４０は、クランク軸３３の軸方向（以下、クランク軸３３の軸方向を「前後方向」と定義して説明する。）と平行に、シリンダブロック１１に横架される円柱状の部材である。
【００５５】
第一スイングアーム５０は、略直方体状に形成される部材であり、その長手方向を左右方向として配置される。第一スイングアーム５０の長手方向の中央下面は凹状に形成される。第一スイングアーム５０の長手方向の一端（左端）には、第一貫通孔５０ａが前後方向に形成される。第一貫通孔５０ａにスイングアーム軸４０が挿通されて、第一スイングアーム５０がスイングアーム軸４０に揺動可能に支持される。第一スイングアーム５０の長手方向の他端（右端）下部には、第一溝部５０ｂが形成される。そして、カムローラである第一カムローラ５２が第一溝部５０ｂに第一スイングアーム５０の他端下面よりも下方へ突出するように内設されて、前後方向の第一ローラ軸５１により回転自在に支持される。第一スイングアーム５０の他端上面には、上向きに凹む半球面状の凹部が形成されたロッド支持部材５３が取り付けられる。
【００５６】
図４から図６までに示すように、第二スイングアーム６０は、略直方体状に形成される部材であり、その長手方向を左右方向として第一スイングアーム５０と前後に並べて配置される。第二スイングアーム６０の長手方向の一端には、第二貫通孔６０ａが前後方向に形成される。第二貫通孔６０ａにスイングアーム軸４０が挿通されて、第二スイングアーム６０が第一スイングアーム５０と隣接した状態で、スイングアーム軸４０に揺動可能に支持される。第二スイングアーム６０の長手方向の他端下部には、第二溝部６０ｂが形成される。そして、第二カムローラ６２が第二溝部６０ｂに第二スイングアーム６０の他端下面よりも下方へ突出するように内設されて、前後方向の第二ローラ軸６１により回転自在に支持される。
【００５７】
図１及び図３に示すように、プッシュロッド７０は、略円柱状の部材であり、第一スイングアーム５０と弁腕８０とを連動連結するものである。プッシュロッド７０の下端は、半球面状に形成されて、第一スイングアーム５０のロッド支持部材５３の凹部に揺動可能に嵌められる。プッシュロッド７０の上端は弁腕８０の一端に揺動可能に嵌められる。
【００５８】
図１に示すように、弁腕８０は、プッシュロッド７０と吸気連結部材１６ａとを連結するものである。弁腕８０は、前後方向に横架される弁腕軸８１に揺動可能に支持される。弁腕８０の一端はプッシュロッド７０の上端に連結され、他端は吸気連結部材１６ａに連結される。
【００５９】
図３及び図６に示すように、カム軸９０は、第一スイングアーム５０及び第二スイングアーム６０の長手方向の他端下方において、前後方向に延長して配置される。カム軸９０は、クランク軸３３にギヤ等を介して連動連結され、クランク軸３３が回転することにより回転する。カム軸９０には、第一カム９１、及び第一カム９１とカムプロフィールの異なる第二カム９２が軸方向（前後方向）に所定間隔を隔てて形成される。第一カム９１は、第一スイングアーム５０の第一カムローラ５２にその下方から当接するように、カム軸９０上に配置される。第二カム９２は、第二スイングアーム６０の第二カムローラ６２にその下方から当接するように、カム軸９０上に配置される。
【００６０】
図３から図５までに示すように、切換手段１００は、第一スイングアーム５０及び第二スイングアーム６０の動作状態、ひいては吸気弁１６の開閉時期を切り換えるものである。切換手段１００は、電磁切換弁１１０、逆止弁１２０、油圧ピストン１３０、切換弁１４０、受け部材１５０、及び制御装置１６０等を具備し、これらの部材やスイングアーム軸４０及び第一スイングアーム５０に形成される油路により構成される。
【００６１】
図４に示すように、電磁切換弁１１０は、制御信号を受信した場合、吸入ポートと吐出ポートとを連通し、制御信号を受信しない場合、吸入ポートと吐出ポートとを遮断する弁である。電磁切換弁１１０の吸入ポートは、クランク軸３３により駆動される潤滑油供給手段としての油圧ポンプ４に接続される。油圧ポンプ４は、図示せぬオイルパンに貯溜される潤滑油を吸入・圧送する。油圧ポンプ４により圧送された潤滑油は、電磁切換弁１１０の吸入ポートへと供給されるとともに、図示せぬ油路を介してエンジン１の各部（例えば、弁腕軸８１やクランクピン３３ａ等）に供給され、各部を潤滑する。
【００６２】
スイングアーム軸４０には、第一油路４０ａ、第二油路４０ｂ、第一外周油路４０ｃ、第二外周油路４０ｄ、第三外周油路４０ｅ、及び第四外周油路４０ｆが形成される。
【００６３】
第一油路４０ａ及び第二油路４０ｂは、スイングアーム軸４０の内部にその軸方向と平行に前後に並べて形成される。第一外周油路４０ｃ、第二外周油路４０ｄ、及び第三外周油路４０ｅは、スイングアーム軸４０の外周面のうち、第一スイングアーム５０の第一貫通孔５０ａの内周面と対向する位置に、それぞれ軸方向に所定間隔を隔てて環状に形成される。第四外周油路４０ｆは、スイングアーム軸４０の外周のうち、第二スイングアーム６０の第二貫通孔６０ａの内周面と対向する位置に環状に形成される。第一油路４０ａは、第一外周油路４０ｃ及び第二外周油路４０ｄと連通接続され、第二油路４０ｂと連通接続されない。第二油路４０ｂは、第三外周油路４０ｅ及び第四外周油路４０ｆと連通接続される。また、第一油路４０ａは、電磁切換弁１１０の吐出ポートと連通接続される。第二油路４０ｂは、図示せぬ油路を介して油圧ポンプ４と連通接続される。つまり、第一油路４０ａと第二油路４０ｂとは、別々の油路を介して油圧ポンプ４と連通接続される。
【００６４】
図３及び図４に示すように、第一スイングアーム５０には、ローラ潤滑用油路である第一ローラ潤滑用油路５０ｃ、油圧アクチュエータ作動用油路であるピストン作動用油路５０ｄ、ピストン穴５０ｅ、切換弁穴５０ｆ、及び切換用油路５０ｇが形成される。
【００６５】
第一ローラ潤滑用油路５０ｃは、第一スイングアーム５０の内部に当該第一スイングアーム５０の長手方向に沿って形成される。第一ローラ潤滑用油路５０ｃの一端はスイングアーム軸４０の第三外周油路４０ｅに連通され、他端は第一スイングアーム５０の第一溝部５０ｂにおける第一カムローラ５２の上方に連通される。
【００６６】
ピストン作動用油路５０ｄは、第一スイングアーム５０の内部に当該第一スイングアーム５０の長手方向に沿って形成される。ピストン作動用油路５０ｄの一端はスイングアーム軸４０の第二外周油路４０ｄに連通され、他端は第一スイングアーム５０の第一溝部５０ｂに連通される。ピストン作動用油路５０ｄの中途部には、逆止弁１２０、油圧ピストン１３０、及び切換弁１４０が設けられる。
【００６７】
逆止弁１２０は、第一外周油路４０ｃ側から第一溝部５０ｂ側へのみ潤滑油を流通させ、第一溝部５０ｂ側から第一外周油路４０ｃ側へ潤滑油が流通するのを防ぐものである。
【００６８】
油圧ピストン１３０は、第一スイングアーム５０の逆止弁１２０と第一溝部５０ｂとの間に形成されたピストン穴５０ｅに配置される油圧アクチュエータである。ピストン穴５０ｅは、ピストン作動用油路５０ｄの一部をなし、第一スイングアーム５０の下方に向かって開放するように形成される円柱状の穴である。油圧ピストン１３０は、半球面状の底部を有し、ピストン穴５０ｅに上下方向に摺動可能に配置される。
【００６９】
切換弁１４０は、第一スイングアーム５０のピストン穴５０ｅと第一溝部５０ｂとの間に形成された切換弁穴５０ｆに配置される。切換弁穴５０ｆは、ピストン作動用油路５０ｄ及び切換用油路５０ｇの一部をなし、第一スイングアーム５０の上方に向かって開放するように形成される円柱状の穴である。切換弁１４０は、切換弁穴５０ｆに上下方向に摺動可能に配置され、スプリング５４により上方に向かって付勢される。切換弁穴５０ｆの上端部は、ボルト５５によって閉塞される。切換弁１４０は、スプリング５４の付勢力により上方に摺動されている場合には、ピストン作動用油路５０ｄを連通させ、ピストン穴５０ｅから第一溝部５０ｂへの潤滑油の流通を可能とする。
【００７０】
切換用油路５０ｇは、第一スイングアーム５０の内部に当該第一スイングアーム５０の長手方向に沿って形成される。切換用油路５０ｇの一端はスイングアーム軸４０の第一外周油路４０ｃに連通され、他端は切換弁穴５０ｆにおける切換弁１４０の上方付近に連通される。
【００７１】
図４及び図６に示すように、第二スイングアーム６０には、第二ローラ潤滑用油路６０ｃが形成される。
【００７２】
第二ローラ潤滑用油路６０ｃは、第二スイングアーム６０の内部に当該第二スイングアーム６０の長手方向に沿って形成される。第二ローラ潤滑用油路６０ｃの一端はスイングアーム軸４０の第四外周油路４０ｆに連通され、他端は第二スイングアーム６０の第二溝部６０ｂにおける第二カムローラ６２の上方に連通される。
【００７３】
図５及び図６に示すように、受け部材１５０は、第二スイングアーム６０の下面に取り付けられる板状の部材である。受け部材１５０は、第二スイングアーム６０の下方から前方に向かって第一スイングアーム５０の下方まで延出される。受け部材１５０の延出端部は、底面視において第一スイングアーム５０のピストン穴５０ｅに重複して、第一スイングアーム５０の下面の凹み部分と対向するように配置される。
【００７４】
図４に示すように、制御装置１６０は、種々の信号やプログラム等に基づいて電磁切換弁１１０を制御するものである。制御装置１６０は、中央処理装置や記憶装置等により構成される。制御装置１６０は、燃料噴射量検出手段１６１、エンジン回転数検出手段１６２、電磁切換弁１１０と接続される。
【００７５】
燃料噴射量検出手段１６１は、燃料噴射ノズル２１から燃焼室１５に噴射される燃料の量（燃料噴射量）を検出するものである。具体的には、燃料噴射量検出手段１６１は、燃料噴射ノズル２１が噴射する燃料の量を調節するラックの位置を検出するラック位置センサである。
【００７６】
エンジン回転数検出手段１６２は、エンジン１の回転数を検出するものである。
【００７７】
制御装置１６０には、燃料噴射量検出手段１６１により検出される燃料噴射量と、エンジン回転数検出手段１６２により検出されるエンジン回転数とからエンジン１の出力を算出するための出力マップが記憶される。制御装置１６０は、燃料噴射量、エンジン回転数、及び出力マップに基づいてエンジン１の出力を算出し、エンジン１が高出力（高負荷）で運転している状態か、低出力（低負荷）で運転している状態か、を判断する。高負荷と低負荷とを区別するための閾値は、実験や数値計算等によって事前に決定される。
【００７８】
制御装置１６０は、エンジン１が高負荷で運転していると判断した場合、電磁切換弁１１０に制御信号を送信せず、電磁切換弁１１０の吸入ポートと吐出ポートとを遮断する。また、制御装置１６０は、エンジン１が低負荷で運転していると判断した場合、電磁切換弁１１０に制御信号を送信し、電磁切換弁１１０の吸入ポートと吐出ポートとを連通する。
【００７９】
次に、上記の如く構成した可変バルブタイミング機構３７の動作態様について説明する。まず、エンジン１が高負荷で運転している場合について説明する。
【００８０】
制御装置１６０は、エンジン１が高負荷で運転していると判断した場合、電磁切換弁１１０の吸入ポートと吐出ポートとを遮断する（以下、この状態を「第一の状態」と記す）。従って、油圧ポンプ４からの潤滑油がスイングアーム軸４０の第一油路４０ａへ供給されることはない。一方、油圧ポンプ４は図示せぬ油路を介してスイングアーム軸４０の第二油路４０ｂと連通されているため、油圧ポンプ４からの潤滑油は第二油路４０ｂを介して第三外周油路４０ｅ及び第四外周油路４０ｆへと供給される。第三外周油路４０ｅへと供給された潤滑油は、第一スイングアーム５０の第一ローラ潤滑用油路５０ｃを介して第一溝部５０ｂへと供給され、第一カムローラ５２を潤滑する。また、第四外周油路４０ｆへと供給された潤滑油は、第二スイングアーム６０の第二ローラ潤滑用油路６０ｃを介して第二溝部６０ｂへと供給され、第二カムローラ６２を潤滑する。
【００８１】
この状態でカム軸９０が回転すると、第一カムローラ５２は第一カム９１と当接しながら回転するため、第一スイングアーム５０は第一カム９１のカムプロフィールに従ってスイングアーム軸４０を支点として揺動する。また、第二カムローラ６２は第二カム９２と当接しながら回転するため、第二スイングアーム６０は第二カム９２のカムプロフィールに従ってスイングアーム軸４０を支点として揺動する。
【００８２】
ここで、図３及び図６を用いて、第一カム９１と第二カム９２のカムプロフィールについて説明する。第一カム９１の凸部９１ａは、前斜面９１ｂと後斜面９１ｃとを有する。また、第二カム９２の凸部９２ａは、前斜面９２ｂと後斜面９２ｃとを有する。前斜面９１ｂと前斜面９２ｂとは、正面視において略一致するように形成される。前斜面９２ｂと後斜面９２ｃとの間隔は、前斜面９１ｂと後斜面９１ｃとの間隔よりも大きくなるように形成される。
【００８３】
図７に示すように、第一カムローラ５２及び第二カムローラ６２が、前斜面９１ｂ及び前斜面９２ｂにそれぞれ当接した状態で、第一カム９１及び第二カム９２が白抜き矢印の方向に回転すると、第一スイングアーム５０及び第二スイングアーム６０は、前斜面９１ｂ及び前斜面９２ｂの形状に従って、まず同時に上方へと揺動する。第一スイングアーム５０が上方へと揺動した場合、プッシュロッド７０、弁腕８０、及び吸気連結部材１６ａを介して吸気弁１６が開弁される（図１参照）。
【００８４】
その後、図８に示すように、第一カム９１及び第二カム９２が白抜き矢印の方向に更に回転すると、後斜面９１ｃの形状に従って、第一スイングアーム５０が第二スイングアーム６０よりも先に下方へと揺動する。この際、第一スイングアーム５０はその下面の凹み部分により上方へと揺動したままの第二スイングアーム６０の受け部材１５０と接触せずに済み、この受け部材１５０により下方への揺動を阻害されない。第一スイングアーム５０が下方へと揺動した後、後斜面９２ｃの形状に従って、第二スイングアーム６０が下方へと揺動する。第一スイングアーム５０が下方へと揺動した場合、吸気弁１６が閉弁される（図１参照）。つまり、第一スイングアーム５０と第二スイングアーム６０とは個別に動作して、第二スイングアーム６０の動作にかかわらず、第一スイングアーム５０の動作が吸気弁１６の閉弁時期を決定する。
【００８５】
図９に示すように、第一カム９１のカムプロフィールは、ピストン３１の吸気工程における上死点（以下、「吸気上死点」と記す）Ｔよりも早い時期（Ｓ１）に吸気弁１６の開弁を開始し、ピストン３１の吸気上死点Ｔにおいて吸気弁１６のバルブリフトが最大になるように、また、ピストン３１の吸気工程における下死点（以下、「吸気下死点」と記す）Ｂよりも早い時期に吸気弁１６の閉弁を開始し、ピストン３１の吸気下死点Ｂよりも早い時期（Ｓ２）に吸気弁１６が完全に閉弁するように設定される。すなわち、第一カム９１のカムプロフィールに従って吸気弁１６を開閉することで、いわゆる早閉じ方式のミラーサイクルを実現することができる。
【００８６】
次に、エンジン１が低負荷で運転している場合について説明する。
【００８７】
図１０に示すように、制御装置１６０は、エンジン１が低負荷で運転していると判断した場合、電磁切換弁１１０の吸入ポートと吐出ポートとを連通する（以下、この状態を「第二の状態」と記す）。従って、油圧ポンプ４からの潤滑油がスイングアーム軸４０の第一油路４０ａへと供給される。第一油路４０ａへと供給された潤滑油は、第一外周油路４０ｃを介して切換用油路５０ｇへと、第二外周油路４０ｄを介してピストン作動用油路５０ｄへと、それぞれ供給される。なお、油圧ポンプ４は図示せぬ油路を介してスイングアーム軸４０の第二油路４０ｂと連通されているため、第一の状態の場合と同様に、潤滑油は第一溝部５０ｂ及び第二溝部６０ｂへと供給され、第一カムローラ５２及び第二カムローラ６２を潤滑する。
【００８８】
切換用油路５０ｇへと供給された潤滑油は、切換弁穴５０ｆの切換弁１４０の上方に、即ち切換弁１４０とボルト５５の間に供給される。従って、当該潤滑油によって切換弁１４０が下方に向かって押圧され、その押圧力がスプリング５４の付勢力を超えると、当該切換弁１４０がスプリング５４の付勢力に抗して下方へと摺動する。切換弁１４０は、下方へと摺動すると、ピストン作動用油路５０ｄを閉塞し、ピストン穴５０ｅから第一溝部５０ｂへの潤滑油の流通を遮断する。
【００８９】
ピストン作動用油路５０ｄへと供給された潤滑油は、逆止弁１２０を介してピストン穴５０ｅに供給される。ピストン作動用油路５０ｄのうち、ピストン穴５０ｅから第一溝部５０ｂまでの部分は切換弁１４０によって閉塞されているため、ピストン穴５０ｅに供給された潤滑油によって油圧ピストン１３０が下方に向かって押圧される。潤滑油によって押圧された油圧ピストン１３０は下方へと摺動し、第一スイングアーム５０の下面から突出する。油圧ピストン１３０は、その下端が第二スイングアーム６０に取り付けられた受け部材１５０の上面と当接するまで突出する。制御装置１６０によって電磁切換弁１１０の吸入ポートと吐出ポートとが連通されている間は、油圧ピストン１３０は第一スイングアーム５０の下面から突出した状態に保持される。
【００９０】
図１１に示すように、この状態でカム軸９０が回転すると、第一カムローラ５２は第一カム９１と当接しながら回転するため、第一スイングアーム５０は第一カム９１のカムプロフィールに従ってスイングアーム軸４０を支点として揺動する。また、第二カムローラ６２は第二カム９２と当接しながら回転するため、第二スイングアーム６０は第二カム９２のカムプロフィールに従ってスイングアーム軸４０を支点として揺動する。
【００９１】
第一カムローラ５２及び第二カムローラ６２が、前斜面９１ｂ及び前斜面９２ｂにそれぞれ当接した状態で、第一カム９１及び第二カム９２が白抜き矢印の方向に回転すると、第一スイングアーム５０及び第二スイングアーム６０は、前斜面９１ｂ及び前斜面９２ｂの形状に従って、まず同時に上方へと揺動する。第一スイングアーム５０が上方へと揺動した場合、プッシュロッド７０、弁腕８０、及び吸気連結部材１６ａを介して吸気弁１６が開弁される（図１参照）。
【００９２】
その後、図１２に示すように、第一カムローラ５２が後斜面９１ｃに差し掛かるが、油圧ピストン１３０が受け部材１５０に当接しているため、第一カムローラ５２は第一カム９１から離間し、第一スイングアーム５０は後斜面９１ｃの形状に従って下方へと揺動することができない。この状態では、第一スイングアーム５０は第二スイングアーム６０の揺動に従って揺動する。すなわち、第二スイングアーム６０が後斜面９２ｃの形状に従って下方へと揺動すると、当該第二スイングアーム６０の揺動に伴って第一スイングアーム５０も下方へと揺動する。第一スイングアーム５０が下方へと揺動した場合、吸気弁１６が閉弁される（図１参照）。つまり、吸気弁１６の閉弁時には、第一スイングアーム５０が第二スイングアーム６０と一体的に動作して、第二スイングアーム６０の動作が吸気弁１６の閉弁時期を決定する。
【００９３】
図１３に示すように、第二カム９２のカムプロフィールは、ピストン３１の吸気上死点Ｔよりも早い時期（Ｓ１）に吸気弁１６の開弁を開始し、ピストン３１の吸気上死点Ｔにおいて吸気弁１６のバルブリフトが最大になるように、また、ピストン３１の吸気下死点Ｂ近傍で吸気弁１６の閉弁を開始し、その後（Ｓ３）に吸気弁１６が完全に閉弁するように設定される。なお、本実施形態においてはピストン３１の吸気下死点Ｂ近傍で吸気弁１６の閉弁を開始するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、ピストン３１の吸気下死点Ｂにおいて吸気弁１６の閉弁を開始する構成とすることも可能である。
【００９４】
上述の如く、制御装置１６０は、エンジン１が高負荷運転している場合には第一の状態に、低負荷運転している場合には第二の状態に、それぞれ切り換えることで、エンジン１の運転状態に応じて吸気弁１６の閉弁時期を変更することができる。その結果、エンジン１の高負荷運転時には、吸気弁１６が吸気下死点よりも早い時期に閉じ（早閉じ方式のミラーサイクル）ても、空気が過給機２の駆動によりシリンダ１１ａ内へ十分に吸入されることとなる。一方、エンジン１の低負荷運転時には、排気ガス量が少なく過給機２の機能が高負荷運転時と比べて低下するため、仮に、吸気弁１６を高負荷運転時と同様の時期に閉じると、空気がシリンダ１１ａ内へ十分に吸入されない。しかし、本実施形態においては、吸気弁１６を高負荷運転時よりも遅い時期に、より詳しくは吸気下死点近傍で閉じるため、吸気期間が高負荷運転時と比べて延び、空気がシリンダ１１ａ内へ十分に吸入されることとなる。つまり、エンジン１の高負荷運転時であっても低負荷運転時であっても、シリンダ１１ａ内へ吸入される空気が必要量だけ確保されることとなる。
【００９５】
以上の如く、本実施形態に係るエンジン１は、吸気弁１６の閉弁時期を変更可能な可変バルブタイミング機構３７を備えるエンジン１であって、可変バルブタイミング機構３７は、クランク軸３３に連動して回転するカム軸９０と、カム軸９０に設けられて、互いにカムプロフィールの異なる第一カム９１及び第二カム９２と、第一カム９１に当接されて、第一カム９１の回転に従って揺動する第一スイングアーム５０と、第二カム９２に当接されて、第二カム９２の回転に従って揺動する第二スイングアーム６０と、第一スイングアーム５０に連結されて、第一スイングアーム５０と吸気弁１６とを連係させるプッシュロッド７０と、第一スイングアーム５０を第一カム９１の回転に従って揺動させる第一の状態と、第二スイングアーム６０とともに第二カム９２の回転に従って揺動させる第二の状態とに切換可能な切換手段１００と、を具備するものである。
このように構成することにより、互いにカムプロフィールの異なる第一カム９１又は第二カム９２により吸気弁１６を開閉して、吸気弁１６の開閉時期を各カムに対応する時期に変更することができる。例えば、本実施形態のように、吸気弁１６の閉弁時期を、ピストン３１の吸気下死点Ｂよりも早い時期、又はピストン３１の吸気下死点Ｂ付近、のいずれか一方に変更することができる。この場合、吸気弁１６の開閉時期を簡単な構成で切り換えることができ、部品点数や組み立て工数を削減して、製造コストの削減を図ることができる。また、部品点数や組み立て工数を削減することにより、寸法誤差や組み立て時のミスの発生を抑制し、ひいてはエンジン全体としての信頼性の向上を図ることができる。
【００９６】
また、切換手段１００は、第二スイングアーム６０に取り付けられた受け部材１５０と、第一スイングアーム５０に取り付けられて、受け部材１５０と当接することにより、第一スイングアーム５０を第一カム９１から離間させるとともに、第二スイングアーム６０と一体的に動作させることが可能な油圧ピストン１３０と、を具備するものである。
このように構成することにより、切換手段１００を簡単に構成することができる。従って、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能であり、製造コストの削減を図ることができる。
【００９７】
また、切換手段１００は、エンジン各部に供給される潤滑油を用いて油圧ピストン１３０を作動させるものである。
このように構成することにより、エンジン１の潤滑油を用いて切換機構を作動させることができるため、別途油圧ポンプ等を用いる必要がなく、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能であり、製造コストの削減を図ることができる。
【００９８】
また、油圧ピストン１３０を作動させる潤滑油は、第一スイングアーム５０に形成されるピストン作動用油路５０ｄ、及び第一スイングアーム５０を揺動可能に支持するスイングアーム軸４０に形成される第一油路４０ａを介して、油圧ピストン１３０に供給されるものである。
このように構成することにより、油圧ピストン１３０を作動させる潤滑油を供給するための配管等を別途設ける必要がなく、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能である。
ここで、仮に、潤滑油の油圧ピストン１３０への供給構造が、配管等を、第一スイングアーム５０の外部から第一スイングアーム５０に形成されるピストン作動用油路５０ｄと接続して、潤滑油をこれらの配管及びピストン作動用油路５０ｄを介して油圧ピストン１３０に供給するように構成される場合、第一スイングアーム５０の揺動により配管等が外れたり、変形又は破損したりするおそれがある。一方、第一スイングアーム５０の揺動に対応するために、可撓性を有する配管等をピストン作動用油路５０ｄと接続するように構成される場合、第一スイングアーム５０が揺動したときには、配管等が第一スイングアーム５０に追従するように移動して曲がり、その内部の油路形状が変形する。そのため、潤滑油を油圧ピストン１３０に安定して供給することができなくなるおそれがある。また、第一スイングアーム５０の揺動により配管等が外れるおそれもある。
しかし、本実施形態に係るエンジンにおいては、潤滑油の油圧ピストン１３０への供給構造が、第一スイングアーム５０を揺動可能に支持するスイングアーム軸４０に形成される第一油路４０ａをピストン作動用油路５０ｄと接続して、潤滑油をこれらの第一油路４０ａ及びピストン作動用油路５０ｄを介して油圧ピストン１３０に供給するように構成されるため、第一スイングアーム５０が揺動しようとも、第一油路４０ａの油路形状が一定に保持されることとなる。つまり、潤滑油の油圧ピストン１３０への供給に、第一スイングアーム５０の揺動による影響が及ばなくなる。したがって、潤滑油を油圧ピストン１３０へ安定して供給することができる。
【００９９】
また、第一スイングアーム５０は、回転自在に支持されるとともに、第一カム９１と当接される第一カムローラ５２を具備し、第一カムローラ５２を潤滑する潤滑油は、ピストン作動用油路５０ｄとは別に第一スイングアーム５０に形成される第一ローラ潤滑用油路５０ｃ、及び第一油路４０ａとは別にスイングアーム軸４０に形成される第二油路４０ｂを介して、第一カムローラ５２に供給されるものである。
このように構成することにより、第一カムローラ５２を潤滑する潤滑油を供給するための配管等を別途設ける必要がなく、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能である。また、潤滑油が第一カムローラ５２に油圧ピストン１３０とは異なる油路を介して供給されることになる。そのため、潤滑油の第一カムローラ５２への供給構造が、潤滑油を第一カムローラ５２に油圧ピストン１３０と同一の油路を介して供給するように構成される場合には、当該油路において潤滑油の流れが油圧ピストン１３０の作動状態によっては阻害されるおそれがあるが、そのおそれがなくなる。したがって、潤滑油を第一カムローラ５２に安定して供給することが可能となり、第一カムローラ５２を確実に潤滑することができる。
【０１００】
また、油圧ピストン１３０の動作を切り換えるための切換弁１４０を、第一スイングアーム５０に取り付けるものである。
このように構成することにより、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能である。また、切換手段をコンパクトに構成することができ、省スペース化を図ることができる。
【０１０１】
また、第一カム９１のカムプロフィール又は第二カム９２のカムプロフィールのうち、少なくとも一方のカムプロフィールは、吸気下死点Ｂよりも早い時期に吸気弁１６が閉弁するように設定されるものである。
このように構成することにより、吸気弁１６の閉弁時期を早めることで、シリンダ１１ａ内で空気を断熱膨張させ、燃焼温度を下げることができる。これによって、ＮＯｘの発生量の低減を図ることができる。
【０１０２】
また、本実施形態に係る過給機２付きのエンジン１は、吸気弁１６の閉弁時期を変える可変バルブタイミング機構３７と、排気エネルギーを利用してシリンダ１１ａ内に空気を強制的に送り込む過給機２と、を具備するエンジン１であって、可変バルブタイミング機構３７は、高負荷運転時には、吸気弁１６の閉弁時期を吸気下死点Ｂよりも早い時期に設定し、低負荷運転時には、吸気弁１６の閉弁時期を高負荷運転時に比べて遅い時期に設定するものである。
このように構成することにより、高負荷運転時には排気量が多いため、過給機２を十分に機能させることができる。この場合には、いわゆる早閉じ方式のミラーサイクルによって燃焼温度を下げ、ＮＯｘの発生量の低減を図ることができる。また、低負荷運転時には排気量が少ないため、過給機２が十分に機能せず、吸気弁１６を高負荷運転時の場合と同様の時期に閉じると、シリンダ１１ａ内への空気の圧送量が減少するが、この場合には吸気弁１６の閉弁時期を高負荷運転時の場合よりも遅く設定して吸気工程後の吸気下死点Ｂに近づけることで、空気をシリンダ１１ａ内へと十分に吸入することができる。従って、発生する黒煙の増加や、加速性及び始動性の悪化といった性能の悪化を防止することができる。このように、低負荷運転時と高負荷運転時とで吸気弁１６の閉弁時期を切り換えることにより、性能の悪化を防止しながらＮＯｘの発生量の低減を図ることができる。
【０１０３】
また、可変バルブタイミング機構３７は、低負荷運転時には、吸気弁１６の閉弁時期を吸気下死点Ｂ近傍に設定するものである。
このように構成することにより、低負荷運転時に、十分な量の空気を確実に吸入することが可能となる。従って、発生する黒煙の増加や、加速性及び始動性の悪化といった性能の悪化を防止することができる。
【０１０４】
また、可変バルブタイミング機構３７は、クランク軸３３に連動して回転するカム軸９０と、カム軸９０に設けられて、互いにカムプロフィールの異なる第一カム９１及び第二カム９２と、第一カム９１に当接されて、第一カム９１の回転に従って揺動する第一スイングアーム５０と、第二カム９２に当接されて、第二カム９２の回転に従って揺動する第二スイングアーム６０と、第一スイングアーム５０に連結されて、第一スイングアーム５０と吸気弁１６とを連係させるプッシュロッド７０と、第一スイングアーム５０を第一カム９１の回転に従って揺動させる第一の状態と、第二スイングアーム６０とともに第二カム９２の回転に従って揺動させる第二の状態とに切換可能な切換手段１００と、を具備し、第一カム９１のカムプロフィール及び第二カム９２のカムプロフィールに基づいて、吸気弁１６の閉弁時期を設定するものである。
このように構成することにより、互いにカムプロフィールの異なる第一カム９１又は第二カム９２により吸気弁１６を開閉して、吸気弁１６の閉時期を高負荷運転時と高負荷運転時とで異なる時期に適宜に変更することができる。これによって、高負荷運転時にはＮＯｘの発生量の低減を図るとともに、低負荷運転時にはエンジン１の性能の悪化を防止することができる。またこの場合、吸気弁１６の開閉時期を簡単な構成で切り換えることができ、部品点数や組み立て工数を削減して、製造コストの削減を図ることができる。
【０１０５】
なお、本実施形態において、第一カム９１のカムプロフィールは、吸気下死点Ｂよりも早い時期に吸気弁１６が閉弁するように設定するものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、第二カム９２のカムプロフィールを、吸気下死点Ｂよりも早い時期に吸気弁１６が閉弁するように設定することも可能である。
【０１０６】
また、本実施形態において、可変バルブタイミング機構３７は、第一の状態においていわゆる早閉じ方式のミラーサイクルを実現するものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、遅閉じ方式のミラーサイクルを実現する構成とすることも可能であり、第一カム９１及び第二カム９２のカムプロフィールを任意に設定することで、吸気弁１６の閉弁時期を任意に設定することも可能である。
【０１０７】
また、可変バルブタイミング機構３７は、本実施形態に係る構成に限るものではなく、例えばカム軸９０に対する第一カム９１又は第二カム９２の取り付け角度を、油圧等により変更可能な構成とすること等も可能である。
【０１０８】
また、本実施形態において、制御装置１６０は、燃料噴射量検出手段１６１及びエンジン回転数検出手段１６２の検出値に基づいてエンジン１の運転状態（高負荷で運転している状態か、又は低負荷で運転している状態か）を判断するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、エンジン１の排気ガス量を検出して、当該排気ガス量に基づいてエンジン１の運転状態を判断する構成とすることも可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
１      エンジン
２      過給機
３      インタークーラ
４      油圧ポンプ
１１ａ  シリンダ
１６    吸気弁
３７    可変バルブタイミング機構
４０    スイングアーム軸
５０    第一スイングアーム
６０    第二スイングアーム
７０    プッシュロッド
８０    弁腕
９０    カム軸
９１    第一カム
９２    第二カム
１００  切換手段
１６０  制御装置
【図１】
2011163134.tif 000003
【図２】
2011163134.tif 000004
【図３】
2011163134.tif 000005
【図４】
2011163134.tif 000006
【図５】
2011163134.tif 000007
【図６】
2011163134.tif 000008
【図７】
2011163134.tif 000009
【図８】
2011163134.tif 000010
【図９】
2011163134.tif 000011
【図１０】
2011163134.tif 000012
【図１１】
2011163134.tif 000013
【図１２】
2011163134.tif 000014
【図１３】
2011163134.tif 000015