(57)【要約】【課題】  比較的簡便な構成を採りながら開弁特性の設定自由度を向上させることができる開弁特性可変型内燃機関を提供する。【解決手段】  可変動弁機構は、電動モータ２１と、電動モータ２１のシャフト２１ａに取り付けられたウォーム２２と、ウォームホイール２３と、ウォームホイール２３の軸心に形成された雌ねじ２３ａに螺合するねじ軸２４と、ねじ軸２４の下端に一体に形成されたスライダ２５と、スライダ２５に形成された水平方向に長い長孔２５ａに嵌入したコントロールシャフト２６と、コントロールシャフト２６がその基端に嵌挿されたローラリンク２７と、ローラリンク２７の先端にローラシャフト２８を介して回動自在に支持されたローラ２９等を主要構成要素としている。カムホルダ１２には中間部が外側に向いた略Ｌ字形状のガイド孔３９が穿設されており、このガイド孔３９にコントロールシャフト２６が嵌入している。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その移動によってバルブの開弁特性を変化させるコントロールシャフトと、
前記コントロールシャフトを所定の案内軌跡に沿って案内するシャフト案内手段と、
前記コントロールシャフトを前記案内軌跡に沿って移動させるシャフト駆動手段と
を備えたことを特徴とする開弁特性可変型内燃機関。
【請求項２】
前記シャフト案内手段は、ガイド孔またはガイド溝であることを特徴とする、請求項１に記載された開弁特性可変型内燃機関。
【請求項３】
前記シャフト記駆動手段を少なくとも一対有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された開弁特性可変型内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開弁特性可変型内燃機関に係り、詳しくは、比較的簡便な構成を採りながら開弁特性の設定自由度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関（以下、単にエンジンと記す）では、出力および燃費の向上や有害排出ガス成分の低減等を図るべく、種々の開弁特性可変機構を搭載したものが増えている。開弁特性可変機構としては、運転状況に応じて低速型カムと高速型カムとを切り換えるものが従来より存在するが、近年では過渡特性の更なる向上やスロットルレス化等を実現すべく、開弁特性（バルブリフトやバルブタイミング）を連続的に変化させるものも出現している。
【０００３】
この種の開弁特性可変機構としては、カムシャフトとロッカアームとの間に先端のローラが介装される揺動式のコントロールリンクを介装させ、コントロールアームの揺動支点となるコントロールシャフトを支持シャフト回りに旋回させるものが知られている（特許文献１，２参照）。特許文献１の開弁特性可変機構は、支持シャフトにアームを介してコントロールシャフトを支持させ、アクチュエータによってアームを回動させることによってコントロールシャフトを旋回させる構成を採っている。また、特許文献２の開弁特性可変機構も、支持シャフトにアームを介してコントロールシャフトを支持させているが、ねじ軸に螺合するスライダ（雌ねじ）にアームを連結させ、アクチュエータによってねじ軸を回転させることによってコントロールシャフトを旋回させる構成を採っている。
【特許文献１】特開２００１−１６４９１１号公報
【特許文献２】特開２００５−３４４７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の開弁特性可変機構では、コントロールシャフトを支持シャフト回りに旋回させるものであることから、コントロールシャフトの旋回軌跡に応じてバルブリフトとバルブタイミングとが同時かつ一義的に変化してしまう。そのため、バルブリフトに対するバルブタイミングの設定自由度を向上させようとした場合、カムシャフトの角度位相を連続的に変化させるバルブタイミングコントロール機構等も必要となり、エンジン構成の複雑化や製造コストの増大を余儀なくされていた。また、従来の開弁特性可変機構では、支持シャフトの位置が不変であるため、コントロールシャフトを任意の位置に移動させることが難しく、バルブリフトの設定自由度が限られてしまうという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、比較的簡便な構成を採りながら開弁特性の設定自由度を向上させることができる開弁特性可変型内燃機関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】
請求項１の発明に係る開弁特性可変型内燃機関は、その移動によってバルブの開弁特性を変化させるコントロールシャフトと、前記コントロールシャフトを所定の案内軌跡に沿って案内するシャフト案内手段と、前記コントロールシャフトを前記案内軌跡に沿って移動させるシャフト駆動手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載された開弁特性可変型内燃機関において、前記シャフト案内手段は、ガイド孔またはガイド溝であることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載された開弁特性可変型内燃機関において、前記シャフト記駆動手段を少なくとも一対有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、案内軌跡を適宜変化させるだけで、コントロールシャフトの移動時における開弁特性を比較的自由に設定することができ、内燃機関の運転状況等に応じた制御が行いやすくなる。また、請求項２の発明によれば、カムホルダ等にガイド孔やガイド溝を形成することで、部品点数や加工コストを削減することができる。また、請求項３の発明によれば、駆動時におけるコントロールシャフトの撓みが抑制され、気筒間でのバルブリフトの不整が生じ難くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態およびその一部変形例を詳細に説明する。
［実施形態］
図１は実施形態に係るエンジンの上部を示す要部透視斜視図であり、図２は実施形態に係る可変動弁機構の構成を示す要部縦断面図である。なお、実施形態では、説明の便宜上、図１中の斜め左下を左とする。
【００１１】
≪実施形態の構成≫
＜全体構成＞
図１に示すエンジン（開弁特性可変型内燃機関）Ｅは自動車用の４サイクル直列４気筒エンジンであり、そのシリンダヘッド１には、各気筒２つずつの排気バルブ２と吸気バルブ３とを備え、図２に示すように、これらバルブ２，３を排気カムシャフト４と吸気カムシャフト５とによって駆動するＤＯＨＣ４バルブ型の動弁機構が設けられている。なお、排気バルブ２と排気カムシャフト４との間には排気ロッカアーム６が介装され、吸気バルブ３と吸気カムシャフト５との間には吸気ロッカアーム７が介装されている。また、排気バルブ２および吸気バルブ３は、バルブスプリング９，１０によって閉弁方向に常時付勢されている。
【００１２】
シリンダヘッド１の上面には５つのカムホルダ（支持部材）１１〜１５が締結されており、これらカムホルダ１１〜１５によって両カムシャフト４，５や両ロッカアーム６，７が回転自在に支持されている。なお、本実施形態では、各カムホルダ１１〜１５のうち、右端のものをフロントカムホルダ１１、中央のものをセンタカムホルダ１３、左端のものをリヤカムホルダ１５、その他の２つをミドルカムホルダ１２，１４とそれぞれ記す。ミドルカムホルダ１２，１４は排気側に左右一対の支持壁１６，１７を有しており、これら支持壁１６，１７によって排気カムシャフト４の軸方向中央部分が支持されている。また、各カムホルダ１１〜１５の上面には平板状のベースプレート１８が設置されており、このベースプレート１８とヘッドカバー１９とによって動弁機構が覆われている。
【００１３】
＜可変動弁機構＞
本実施形態のエンジンＥには、排気バルブ２のリフト量およびバルブタイミングを可変制御する可変動弁機構が搭載されている。
主に図２に示すように、可変動弁機構は、ベースプレート１８の上面に左右一対のギヤホルダ２０ａ，２０ｂを介して保持された電動モータ２１と、電動モータ２１のシャフト２１ａに取り付けられたウォーム２２と、ウォーム２２に噛み合うウォームホイール２３と、ウォームホイール２３の軸心に形成された雌ねじ２３ａに螺合するねじ軸２４と、ねじ軸２４の下端に一体に形成されたスライダ（シャフト駆動手段）２５と、スライダ２５に形成された水平方向に長い長孔２５ａに嵌入したコントロールシャフト２６と、コントロールシャフト２６がその基端に嵌挿されたローラリンク２７と、ローラリンク２７の先端にローラシャフト２８を介して回動自在に支持されたローラ２９と、ローラ２９を排気カムシャフト４側に常時付勢するスプリングユニット３０とを主要構成要素としている。
【００１４】
スライダ２５は、ミドルカムホルダ１２，１４の支持壁１６，１７に挟持された状態で上下に摺動する。また、ウォームホイール２３は、上下一対のアンギュラベアリング３１，３２を介して、ギヤホルダ２０ａ，２０ｂによって回動自在に保持されている。また、図１中に符号３６で示す部材はウォーム２２の回転量を検出するセンサ（ロータリエンコーダ）であり、図示しないエンジンＥＣＵは、このセンサ３６の検出信号に基づきスライダ２５（すなわち、コントロールシャフト２６）の位置を判定し、電動モータ２１への供給電流をフィードバック制御する。
【００１５】
図１に示すように、各カムホルダ１１〜１５には中間部が外側に向いた略Ｌ字形状のガイド孔（シャフト案内手段）３９が穿設されており、このガイド孔３９にコントロールシャフト２６が嵌入している。スライダ２５は、図３中に実線で示す上端の最小リフト位置と二点鎖線で示す下端の最大リフト位置との間で無段階に移動し、これによって、矢印で示すようにガイド孔３９に沿ってコントロールシャフト２６が略Ｌ字状に移動する。
【００１６】
図３に示すように、ローラリンク２７は、スライダ２５が最小リフト位置にある場合には最小リフト点Ｐ１を中心に揺動し、スライダ２５が最大リフト位置にある場合には最大リフト点Ｐ２を中心に揺動する。ローラ２９は、排気カムシャフト４のカムローブ４ｄに転接している。また、ローラシャフト２８は、排気ロッカアーム６に形成された円弧面６ａに転接している。なお、円弧面６ａは、カムローブ４ｄのベース円にローラ２９が接触した状態において、その円弧中心が排気カムシャフト４の回転中心と一致するように形成されている。
【００１７】
≪実施形態の作用≫
自動車のエンジンＥが始動されると、エンジンＥＣＵは、運転者によるスロットルペダルの踏込量や冷却水温等、種々の運転情報に基づき排気バルブ２の目標リフト量を設定し、電動モータ２１に駆動電流を出力する。すると、電動モータ２１のシャフト２１ａに取り付けられたウォーム２２によってウォームホイール２３が正逆いずれかの方向に回転駆動され、ウォームホイール２３の雌ねじ２３ａに螺合したねじ軸２４（すなわち、スライダ２５）が上下に移動する。これにより、スライダ２５の長孔２５ａに嵌入したコントロールシャフト２６は、カムホルダ１１〜１５のガイド孔３９に沿って略Ｌ字状に移動することになる。
【００１８】
アイドル運転時等にバルブリフトを低減させる場合、エンジンＥＣＵは、図４に示すように、スライダ２５を上端の最小リフト位置に移動させ、最小リフト点Ｐ１を中心にローラリンク２７を揺動させるようにする。これにより、カムローブ４ｄによってローラ２９が押し下げられても、図４中に矢印で示すようにローラシャフト２８が円弧面６ａに沿ってある程度転動することで、排気ロッカアーム６の揺動量（すなわち、排気バルブ２のリフト量）が最小となる。
【００１９】
また、高負荷運転時等にバルブリフトを増大させる場合、エンジンＥＣＵは、図５に示すように、スライダ２５を下端の最大リフト位置に移動させ、最大リフト点Ｐ２を中心にローラリンク２７を揺動させるようにする。これにより、カムローブ４ｄによってローラ２９が押し下げられると、円弧面６ａに沿ったローラシャフト２８の転動が殆ど起こらないことから、排気バルブ２のリフト量が最大となる。なお、本実施形態の場合、ウォーム２２やウォームホイール２３、ねじ軸２４、スライダ２５を左右一対設けたため、駆動時等におけるコントロールシャフト２６の傾きが生じにくくなり、気筒間でのバルブリフトの不整が抑制された。
【００２０】
本実施形態では、コントロールシャフト２６は、略Ｌ字形状のガイド孔３９に沿って移動するため、最大リフト位置近くの中リフト位置で図中右方に移動する。そのため、コントロールシャフト２６を支点に揺動するローラリンク２７も右側に移動し、その先端に支持されたローラ２９がカムローブ４ｄによって比較的早く押し下げられることになる。この場合、図６に実線で示すように、バルブ２の開弁時期（すなわち、バルブタイミング）は、最小リフト位置（一点鎖線で示す）や最大リフト位置（二点鎖線で示す）に較べて早くなる。
【００２１】
このように、本実施形態によれば、コントロールシャフトを支持シャフト回りに旋回させる従来の可変動弁機構とは異なり、バルブリフトとバルブタイミングとを大きな自由度をもって個別に設定することが可能となった。
【００２２】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、シャフト案内手段としてガイド孔を採用したが、ガイド溝等を採用するようにしてもよいし、カムホルダと独立して設けるようにしてもよい。また、シャフト案内手段の案内軌跡については、上述したＬ字形状に限られるものではなく、円弧や楕円弧、Ｕ字形状、Ｓ字形状等、種々のものが採用可能である。また、上記実施形態では、シャフト駆動手段として直線移動するスライダを採用したが、旋回動するセクタギヤに長孔が形成されたもの等を採用してもよい。また、上記実施形態は本発明を排気バルブ側のリフト量のみを可変制御する直列４気筒ＤＯＨＣエンジンに適用したものであるが、吸気バルブ側のリフト量も可変制御するものや、Ｖ型エンジンやＳＯＨＣエンジン等にも当然に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態に係るエンジンの上部を示す要部透視斜視図である。
【図２】実施形態に係る可変動弁機構の構成を示す要部縦断面図である。
【図３】実施形態に係る可変動弁機構の作動説明図である。
【図４】実施形態に係る可変動弁機構の作動説明図である。
【図５】実施形態に係る可変動弁機構の作動説明図である。
【図６】実施形態に係るバルブリフト−バルブタイミング線図である。
【符号の説明】
【００２４】
１      シリンダヘッド
２      排気バルブ
４      排気カムシャフト
４ｄ    カムローブ
６      排気ロッカアーム
１２    ミドルカムホルダ
２１    電動モータ
２２    ウォーム
２３    ウォームホイール
２４    ねじ軸
２５    スライダ（シャフト駆動手段）
２５ａ  長孔
２６    コントロールシャフト
２７    ローラリンク
２８    ローラシャフト
２９    ローラ
３９    ガイド孔（シャフト案内手段）
Ｅ      エンジン
【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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