(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の可変動弁装置に関し、燃費の悪化を抑えつつ、有効なスワールの生成を実現することを目的とする。【解決手段】第２バルブ（第２吸気弁）の閉じ時期を第１バルブ（第１吸気弁）より早める片弁可変制御（片弁早閉じ制御）を実行可能な可変動弁装置を備える。閉じ時期を早められる第２吸気弁に押圧力を伝達する第２駆動カム（早閉じ用駆動カム）を、内燃機関の最高機関回転数までの使用を保証し得るカムプロフィールを採用する場合に比して高いリフト量が得られるようなカムプロフィールを有するカムとした。また、当該第２駆動カムを、内燃機関の低回転領域で限定的に使用されるようにした。【選択図】図３
2008014291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の各気筒に配置された少なくとも１つの第１吸気弁と、
内燃機関の各気筒に配置された他の少なくとも１つの第２吸気弁と、
前記第１吸気弁の閉じ時期を前記第２吸気弁より早める早閉じ手段と、
前記早閉じ手段によって前記第１吸気弁の閉じ時期が早められた場合に、吸気行程の前半において、前記第１吸気弁および前記第２吸気弁の少なくとも一方の開口面積を増大させる開口面積増大手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
前記開口面積増大手段は、前記早閉じ手段によって前記第１吸気弁の閉じ時期が早められる際に、当該第１吸気弁に押圧力を伝達する早閉じ用駆動カムを備え、
前記早閉じ用駆動カムは、内燃機関の最高機関回転数までの使用を保証し得るカムプロフィールを採用する場合に比して高いリフト量が得られるようなカムプロフィールを有し、内燃機関の低回転領域で限定的に使用されるものであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
前記開口面積増大手段は、前記第２吸気弁に押圧力を伝達する第２駆動カムを備え、
前記第２駆動カムは、バルブの最大リフト位置を基準として、開き側の方が閉じ側に比してリフト量が高くなるようなカムプロフィールを有するものであることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
前記開口面積増大手段は、前記第１吸気弁および前記第２吸気弁の少なくとも一方の開き時期を早めることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項５】
内燃機関の各気筒に配置された少なくとも１つの第１吸気弁と、
内燃機関の各気筒に配置された他の少なくとも１つの第２吸気弁と、
前記第１吸気弁の閉じ時期を前記第２吸気弁より早める早閉じ手段と、
前記第１吸気弁に押圧力を伝達する可変側駆動カムを有し、前記第１吸気弁の開弁特性を可変とする可変機構と、
前記第２吸気弁に押圧力を伝達する固定側駆動カムを有し、前記早閉じ手段によって前記第１吸気弁の閉じ時期が早められた際の前記第２吸気弁を一定の開弁特性で駆動する固定機構と、
前記吸気弁の閉じ時期が早められる場合に、前記第１吸気弁のリフト量が前記第２吸気弁のリフト量よりも小さくなるように前記可変機構を制御する可変手段とを備え、
前記固定側駆動カムは、前記早閉じ手段により前記第１吸気弁の閉じ時期が早められた際に前記固定機構によって駆動される前記第２吸気弁のリフト量を、当該第２吸気弁と同一作用角に制御された際の前記第１吸気弁のリフト量に比して高くするカムプロフィールを有することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項６】
前記固定側駆動カムは、内燃機関の最高機関回転数までの使用を保証し得るカムプロフィールを採用する場合に比して高いリフト量が得られるようなカムプロフィールを有し、内燃機関の低回転領域で限定的に使用されるものであることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項７】
前記第１吸気弁および前記第２吸気弁と前記可変側駆動カムとの間に介在し、当該可変側駆動カムの押圧力を前記第１吸気弁および前記第２吸気弁に伝達する第１中間部材と、
前記第２吸気弁と前記固定側駆動カムとの間に介在し、前記固定側駆動カムの押圧力を前記第２吸気弁に伝達する第２中間部材と、
前記第１中間部材と前記第２中間部材との連結およびその解除を行う切換手段とを備え、
前記切換手段は、前記第１吸気弁の閉じ時期が前記第２吸気弁の閉じ時期に比して長くなる運転領域であって機関回転数の低い領域において、前記第１中間部材と前記第２中間部材とを連結状態とすることを特徴とする請求項５または６記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項８】
前記第１中間部材は、
前記第１吸気弁を押動する第１揺動部材と、
前記第２吸気弁を押動する第２揺動部材と、
前記第１揺動部材および前記第２揺動部材と前記可変側駆動カムとの間に介在し、当該可変側駆動カムの押圧力を前記第１揺動部材および前記第２揺動部材に伝達する伝達部材とを備え、
前記切換手段は、前記第１揺動部材と前記第２揺動部材との連結およびその解除を行う第２切換手段を更に備え、
前記第２切換手段は、前記第１吸気弁の閉じ時期が前記第２吸気弁の閉じ時期に比して長くなる運転領域であって機関回転数の低い領域において、前記第１揺動部材と前記第２揺動部材とを連結状態とすることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、リフト量および位相などのバルブの開弁特性を機械的に変更可能な内燃機関の可変動弁機構が開示されている。この従来の技術では、上記可変動弁機構によって、同一気筒内に備える２つの吸気弁間でリフト量および位相を異ならせることで、そのそれぞれの吸気弁を介して燃焼室内に供給される吸入空気量を異ならせている。このような手法によれば、燃焼室内にスワール（旋回流）を生成することができ、これにより、燃焼の安定性を向上させることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１００５５５号公報
【特許文献２】特開２００１−２６３１０８号公報
【特許文献３】特開２０００−３８９１０号公報
【特許文献４】特開平８−９３４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の吸気行程の初期は、吸気行程におけるその後の期間に比して、ピストンの移動量に対する筒内容積変化率が大きい。このため、当該初期に吸気弁を閉弁状態にすると、ポンプロスが大きくなる。従って、例えば上記従来の技術のように、同一気筒内に備える２つの吸気弁間の位相を異ならせることでスワールを効果的に発生させようとする場合において、吸気行程の初期に一方のバルブを閉弁することは得策ではない。
【０００５】
また、吸気行程の初期にスワールを発生させることとすると、吸気行程の後期に発生させる場合に比して、スワールの減衰が早められることになる。このため、本来スワールを必要とする燃焼時に有効なスワールを得にくくなってしまう。その結果、燃費が悪化してしまう。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃費の悪化を抑えつつ、有効なスワールの生成を実現し得る内燃機関の可変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】
【０００７】
第１の発明は、内燃機関の各気筒に配置された少なくとも１つの第１吸気弁と、
内燃機関の各気筒に配置された他の少なくとも１つの第２吸気弁と、
前記第１吸気弁の閉じ時期を前記第２吸気弁より早める早閉じ手段と、
前記早閉じ手段によって前記第１吸気弁の閉じ時期が早められた場合に、吸気行程の前半において、前記第１吸気弁および前記第２吸気弁の少なくとも一方の開口面積を増大させる開口面積増大手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記開口面積増大手段は、前記早閉じ手段によって前記第１吸気弁の閉じ時期が早められる際に、当該第１吸気弁に押圧力を伝達する早閉じ用駆動カムを備え、
前記早閉じ用駆動カムは、内燃機関の最高機関回転数までの使用を保証し得るカムプロフィールを採用する場合に比して高いリフト量が得られるようなカムプロフィールを有し、内燃機関の低回転領域で限定的に使用されるものであることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記開口面積増大手段は、前記第２吸気弁に押圧力を伝達する第２駆動カムを備え、
前記第２駆動カムは、バルブの最大リフト位置を基準として、開き側の方が閉じ側に比してリフト量が高くなるようなカムプロフィールを有するものであることを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、前記開口面積増大手段は、前記第１吸気弁および前記第２吸気弁の少なくとも一方の開き時期を早めることを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、内燃機関の各気筒に配置された少なくとも１つの第１吸気弁と、
内燃機関の各気筒に配置された他の少なくとも１つの第２吸気弁と、
前記第１吸気弁の閉じ時期を前記第２吸気弁より早める早閉じ手段と、
前記第１吸気弁に押圧力を伝達する可変側駆動カムを有し、前記第１吸気弁の開弁特性を可変とする可変機構と、
前記第２吸気弁に押圧力を伝達する固定側駆動カムを有し、前記早閉じ手段によって前記第１吸気弁の閉じ時期が早められた際の前記第２吸気弁を一定の開弁特性で駆動する固定機構と、
前記吸気弁の閉じ時期が早められる場合に、前記第１吸気弁のリフト量が前記第２吸気弁のリフト量よりも小さくなるように前記可変機構を制御する可変手段とを備え、
前記固定側駆動カムは、前記早閉じ手段により前記第１吸気弁の閉じ時期が早められた際に前記固定機構によって駆動される前記第２吸気弁のリフト量を、当該第２吸気弁と同一作用角に制御された際の前記第１吸気弁のリフト量に比して高くするカムプロフィールを有することを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第５の発明において、前記固定側駆動カムは、内燃機関の最高機関回転数までの使用を保証し得るカムプロフィールを採用する場合に比して高いリフト量が得られるようなカムプロフィールを有し、内燃機関の低回転領域で限定的に使用されるものであることを特徴とする。
【００１３】
また、第７の発明は、第５または第６の発明において、前記第１吸気弁および前記第２吸気弁と前記可変側駆動カムとの間に介在し、当該可変側駆動カムの押圧力を前記第１吸気弁および前記第２吸気弁に伝達する第１中間部材と、
前記第２吸気弁と前記固定側駆動カムとの間に介在し、前記固定側駆動カムの押圧力を前記第２吸気弁に伝達する第２中間部材と、
前記第１中間部材と前記第２中間部材との連結およびその解除を行う切換手段とを備え、
前記切換手段は、前記第１吸気弁の閉じ時期が前記第２吸気弁の閉じ時期に比して長くなる運転領域であって機関回転数の低い領域において、前記第１中間部材と前記第２中間部材とを連結状態とすることを特徴とする。
【００１４】
また、第８の発明は、第７の発明において、前記第１中間部材は、
前記第１吸気弁を押動する第１揺動部材と、
前記第２吸気弁を押動する第２揺動部材と、
前記第１揺動部材および前記第２揺動部材と前記可変側駆動カムとの間に介在し、当該可変側駆動カムの押圧力を前記第１揺動部材および前記第２揺動部材に伝達する伝達部材とを備え、
前記切換手段は、前記第１揺動部材と前記第２揺動部材との連結およびその解除を行う第２切換手段を更に備え、
前記第２切換手段は、前記第１吸気弁の閉じ時期が前記第２吸気弁の閉じ時期に比して長くなる運転領域であって機関回転数の低い領域において、前記第１揺動部材と前記第２揺動部材とを連結状態とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、第１吸気弁および第２吸気弁のうちの一方である第１吸気弁の閉じ時期が早められることにより、ポンプ損失の低減とスワールの減衰の防止という２つの観点において有利な手法で、スワールを生成することができる。また、第１吸気弁の閉じ時期が早められる場合に、吸気行程の前半において、第１吸気弁および第２吸気弁の少なくとも一方の開口面積が増大される。このため、早閉じの実行時において、ポンプ損失を低減するうえで有効な吸気行程の前半において、吸入空気量を高めることができ、ポンプ損失を有効に低減することができる。
【００１６】
第２乃至第４の発明によれば、吸気行程の前半において、十分に吸入空気量を高めることができる。
【００１７】
第５の発明によれば、第１吸気弁および第２吸気弁のうちの一方である第１吸気弁の閉じ時期が早められることにより、ポンプ損失の低減とスワールの減衰の防止という２つの観点において有利な手法で、スワールを生成することができる。そして、本発明によれば、第１吸気弁の閉じ時期が早められる際に、一定の開弁特性で駆動される第２吸気弁のリフト量が高められる。すなわち、スワールを大きくするために多量の吸入空気を流通させるべき吸気ポート側のバルブのリフト量が高められる。このため、吸気ポートの流量係数を高めつつ、スワール比を高めることができる。このため、流量係数の増加によってポンプ損失を効果的に低減させつつ、スワール強化を行うことができ、これにより、燃費を向上させることができる。
【００１８】
第６の発明によれば、上記第５の発明に比して、更に第２吸気弁のリフト量を高めることが可能となる。
【００１９】
第７の発明によれば、スワール強化を必要としない高負荷側の低回転領域において、第１中間部材と第２中間部材とが連結状態とされる。このため、可変側駆動カムと固定側駆動カムのうちの大きなリフト量を与える側の駆動カムで、第２吸気弁を駆動することができる。このため、内燃機関の筒内に吸入される空気量を効果的に高めることができる。
【００２０】
第８の発明によれば、可変側駆動カムと固定側駆動カムのうちの大きなリフト量を与える側の駆動カムで、第１吸気弁および第２吸気弁の双方を駆動することができる。このため、本発明によれば、上記第７の発明に比して、吸入空気量を更に効果的に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
実施の形態１．
［実施の形態１の可変動弁装置の構成］
以下、図１および図２を参照して、本発明の実施の形態１の可変動弁装置１００の構成について説明する。
図１は、本発明の実施の形態１にかかる可変動弁装置１００の構成を示す斜視図、図２は、可変動弁装置１００の構成を模式的に示す正面図である。ここでは、内燃機関の個々の気筒に２つの吸気弁と２つの排気弁とが備わっているものとする。そして、図１および図２に示す構成は、各気筒に配設された２つの吸気弁を駆動する装置として機能するものとする。尚、本可変動弁装置１００の詳細な構成とその動作については、国際出願の国際公開番号WO 2006/025565 A1号公報において詳述されている。このため、ここでは、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略または簡略するものとする。
【００２２】
本可変動弁装置１００はロッカーアーム方式の機械式動弁機構を有し、カム軸１２０の回転運動がカム軸１２０に設けられた第１駆動カム１２２または第２駆動カム２２２によってロッカーアーム１１０、２１０の揺動運動に変換され、各ロッカーアーム１１０、２１０に支持されるバルブ１０４、２０４の上下方向へのリフト運動に変換される。
【００２３】
第１駆動カム１２２と各ロッカーアーム１１０，２１０との間には、第１駆動カム１２２の回転運動に各ロッカーアーム１１０，２１０の揺動運動を連動させる可変機構１３０が設けられている。また、第２駆動カム２２２と第２ロッカーアーム２１０との間には、第２駆動カム２２２の回転運動に第２ロッカーアーム２１０の揺動運動を連動させる固定機構２３０が設けられている。
【００２４】
可変機構１３０は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)（図示省略）による制御軸１３２の回転角度の調整を受けて、第１駆動カム１２２の回転運動と各ロッカーアーム１１０，２１０の揺動運動との連動状態を連続的に変化させることができる機構である。本可変動弁装置１００は、この可変機構１３０を可変制御することによりロッカーアーム１１０、２１０の揺動量や揺動タイミングを変化させて、バルブ１０４、２０４のリフト量や作用角を連続的に変更できるようになっている。
また、固定機構２３０は、第２駆動カム２２２の回転運動と第２ロッカーアーム２１０の揺動運動とを一定の関係で連動させることができる機構である。
【００２５】
第２ロッカーアーム２１０を押動する第２揺動カムアーム２４０には、ピン孔２５６が形成されている。第１揺動カムアーム１４０の第２アーム部１５０Ｂにも、ピン孔２５６の位置に対応してピン孔１４２が形成されている。これら２つのピン孔２５６，１４２をピン２９０で連結することにより、第２揺動カムアーム２４０は第１揺動カムアーム１４０と一体化され、制御軸１３２を中心にして一体的に揺動することになる。
【００２６】
また、ロストモーションアーム２６０にも、ピン孔２６４が形成されている。このピン孔２６４と第２揺動カムアーム２４０のピン孔２５６とをピン２９０で連結することにより、第２揺動カムアーム２４０はロストモーションアーム２６０と一体化され、制御軸１３２を中心にして一体的に揺動することになる。なお、ピン２９０は、ＥＣＵの指令に基づいて、例えば油圧アクチュエータによってその軸方向に駆動され、ロストモーションアーム２６０のピン孔２６４と第１揺動カムアーム１４０のピン孔１４２の何れか一方にのみ選択的に挿入されるようになっている。
【００２７】
以上の構成によれば、ピン２９０の挿入先を切り換えることで、第２バルブ２０４のリフト運動の連動先を、第１駆動カム１２２と第２駆動カム２２２との間で選択的に切り換えることができる。
【００２８】
ピン２９０が第１揺動カムアーム１４０のピン孔１４２に挿入されているときには、第２揺動カムアーム２４０は第１揺動カムアーム１４０に連結され、第２バルブ２０４のリフト運動は、第１バルブ１０４のリフト運動と同じく第１駆動カム１２２の回転運動に連動する。第２揺動カムアーム２４０の揺動カム面２５２は第１揺動カムアーム１４０の揺動カム面１５２と同一のカムプロフィールを有しているので、第２バルブ２０４は第１バルブ１０４と同一の開弁特性でリフト運動することになる。この場合、第２バルブ２０４の開弁特性は可変となる。制御軸１３２の回転角度を変化させることで、第２ローラ１７４のスライド面１５６上での接触位置Ｐ２と第１ローラ１７２の駆動カム面１２４上での接触位置Ｐ１は同時に変化し、第１バルブ１０４および第２バルブ２０４のリフト量と作用角は連動して変化する（両弁可変制御）。
【００２９】
一方、ピン２９０の挿入先を第１揺動カムアーム１４０のピン孔１４２からロストモーションアーム２６０のピン孔２６４に切り換えたときには、第２揺動カムアーム２４０はロストモーションアーム２６０に連結され、第２バルブ２０４のリフト運動は第２駆動カム２２２の回転運動に連動する。揺動カム面２５２に対するカムローラ２６２の位置は大リフト時の揺動カム面１５２に対する第１ローラ１７２の位置に等しいため、第２バルブ２０４は第１バルブ１０４の大リフト時の開弁特性でリフト運動することになる。この場合、第１バルブ１０４の開弁特性は可変でありリフト量を変更できるのに対し、第２バルブ２０４の開弁特性は固定となりリフト量は一定となる。従って、第１バルブ１０４と第２バルブ２０４が同一気筒の吸気バルブの場合には、第１バルブ１０４のリフト量を変更して両バルブ１０４，２０４間のリフト量の差を制御することで、気筒内の混合気の流れを制御（スワール制御）することが可能になる（片弁可変制御）。
【００３０】
［実施の形態１の特徴部分］
図３は、片弁可変制御時において、本可変動弁装置１００によって得られる特徴的なバルブの開弁特性の設定を示す図である。本実施形態の可変動弁装置１００は、以下のような構成を採用した点に特徴を有している。すなわち、図３に示すバルブの開弁特性の設定によれば、固定された開弁特性で制御される第２バルブ２０４は、可変制御される第１バルブ１０４に比して、小さなリフト量および作用角が得られるように制御されている。この際、固定側の第２バルブ２０４は、吸気行程の初期において、リフト動作が行われ、第１バルブ１０４に比して早く閉じタイミングが到来するように設定されている。
【００３１】
本実施形態は、片弁可変制御時にのみ使用される第２駆動カム２２２を、スワール強化の必要な内燃機関の低回転領域に限定して使用するようにした点に特徴を有している。そして、第２駆動カム２２２が選択された時に第２バルブ２０４の開口面積を高めるべく、第２駆動カム２２２のカムプロフィールを、内燃機関の最高機関回転数までの使用を保証し得るカムプロフィールを採用する場合に比して高いリフト量が得られるようなものとした。
【００３２】
通常、一定の作用角を確保しつつ単純にリフト量を高めようとすると、バルブの加速度が大きくなってしまう。バルブの加速度が過大となるようにカムプロフィールが設定されると、高回転時において、動弁系部品が駆動カムの回転と同期した動作を維持できなくなる（いわゆる、ジャンプが発生する）という問題が生ずる。そして、本可変動弁装置１００のようにバルブのリフト量および作用角を可変に制御する動弁装置において、単一のカムノーズを用いて作用角を可変させる場合には、高回転時における上記のジャンプを回避する必要があり、このような制約によって、小作用角時のリフト量を十分に高くすることができなくなる。
【００３３】
図３中に破線で示すリフトカーブは、上記の制約を受けた小作用角側（早閉じ側）のバルブのリフトカーブを示している。これに対し、本実施形態の構成によれば、片弁可変制御時には、低回転領域のみの使用に限定された第２駆動カム２２２によって、高いリフト量が得られるカムプロフィールを用いて、早閉じ側の第２バルブ２０４が駆動される。このため、図３中に実線で示す早閉じ側のリフトカーブのように、片弁可変制御時における早閉じ側の第２バルブ２０４のリフト量を、吸気行程の初期において、十分に高めることが可能となる。
【００３４】
図４は、本実施の形態１の駆動カムの設定による効果を説明するための図である。尚、より具体的には、図４（Ａ）はスワール強度を、図４（Ｂ）はバルブ開口面積（両弁合計の面積）を、図４（Ｃ）はポンプ損失を、それぞれクランク角度との関係で表した図である。
【００３５】
図４中に破線で示すそれぞれの波形は、図４（Ｂ）を参照して判るように、吸気行程の後半において両弁（第１バルブ１０４および第２バルブ２０４）の合計の開口面積のピーク値が到来するようにして、片弁可変制御が実行された際の波形を示している。また、細い実線で示すそれぞれの波形は、破線で示す波形に比して、より吸気行程の前半側に開口面積のピーク値が到来するようにされた際の波形を示している。
【００３６】
そして、太い実線で示すそれぞれの波形は、上記図３に示すバルブの開弁特性の設定に対応する波形を示している。このような設定によれば、吸気行程の初期において、固定側である第２バルブ２０４のリフト動作がなされることで、バルブの開口面積のピーク値が他の線種の波形に比して、更に吸気行程の前半側に到来するようになる。
【００３７】
スワールは、両バルブ１０４，２０４間にリフト量の差が与えられることで生成される。ここで、本来スワール流が生成されていて欲しいタイミングは、圧縮上死点近傍における燃焼時である。それなのに、バルブの開口面積のピーク値が吸気行程の後半に生ずるようにすると、図４（Ａ）中に破線で表す波形のように、スワールの発生が吸気行程の初期に生ずるようになり、燃焼時には減衰してしまう。このような場合に、燃焼時において十分なスワールを減衰させないようにするには、吸気行程の初期に、より強いスワールを生成する必要がある。強いスワールを生成させようとするためには、２つの吸気ポート間に大きな流量差を与えることが必要となり、ポンプ損失を増やす要因となる。
【００３８】
これに対し、上記図３に示すバルブの開弁特性の設定のように、吸気行程の前半にバルブの開口面積のピーク値が到来するように制御されると、吸気行程の後半において、両バルブ間のリフト量の差を大きくすることができる。その結果、スワール強度のピーク値の増大を要求されることなく、本来スワール流の必要な燃焼時において、十分なスワール流を効果的に生成させることができる。
【００３９】
吸気行程の初期は、ピストンの移動量に対する筒内容積の変化率が、吸気行程の中盤に比べて大きくなる。このため、固定側である第２バルブ２０４の作用角を小さくしてスワールを生成させる際に、吸気行程の初期に第２バルブ２０４を閉弁させておくよりも、図４（Ｃ）に示すように、吸気行程の初期に第２バルブ２０４を開弁させ、更に、吸気行程の前半に開口面積のピーク値が到来するようにした方が、ポンプ損失を低減することができる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態の可変動弁装置１００によれば、片弁可変制御時に固定側となる第２バルブ２０４を駆動する第２駆動カム２２２のカムプロフィールが、低回転領域限定のカムプロフィールとされている。そして、そのような第２駆動カム２２２の開弁期間が、吸気行程の初期に到来するように設定されている。このため、吸気行程の初期において、開口面積を十分に確保することができ、これにより、一般的なスワールコントロールバルブを用いる手法と比較しても、ポンプ損失を効果的に抑制しつつ、十分なスワールを生成することができる。このため、内燃機関の燃焼改善と燃費改善の両立が可能となる。
【００４１】
図５は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。図５に示すルーチンでは、先ず、現在の内燃機関の運転領域がスワール強化領域であるか否かが判別される（ステップ１００）。具体的には、現在の機関回転数Neが所定の判定値Ne1以下であって、現在の機関負荷Qが所定の判定値Q1以下であるか否かが判別される。
【００４２】
その結果、スワール強化領域でないと判定された場合には、内燃機関の運転状態に応じた両弁可変制御が実行される（ステップ１０２）。この場合は、ピン２９０によって、第２揺動カムアーム２４０と第１揺動カムアーム１４０とが連結される。
一方、上記ステップ１００において、スワール強化領域であると判定された場合には、ピン２９０の挿入先が第１揺動カムアーム１４０からロストモーションアーム２６０に切り換えられることで、片弁可変制御が実行される（ステップ１０４）。
【００４３】
（実施の形態１の第１の変形例）
ところで、上述した実施の形態１においては、第２駆動カム２２２を低回転領域限定のカムとすることによって、片弁早閉じ制御時の吸気行程の初期において、開口面積を増加させるようにしている。しかしながら、本発明において、片弁早閉じ制御時の吸気行程の初期に開口面積を増加させる手法は、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、以下の図６を参照して説明する手法であってもよい。
【００４４】
図６は、本発明の実施の形態１の第１の変形例を説明するための図である。図６は、片弁早閉じ制御時の両弁のリフトカーブを示している。この第１の変形例は、片弁早閉じ制御時の大リフト側の第１バルブのリフトカーブが、最大リフト位置を基準として開き側と閉じ側で非対称となるように、第１バルブのカムプロフィールを形成したという点に特徴を有している。より具体的には、図６においては、破線で示す波形は、開き側と閉じ側が対称となるリフトカーブを表している。この第１の変形例における第１バルブのリフトカーブは、破線で示す対称波形に対して、開き側でリフト量の立ち上がりが早くなるように設定されている。このような構成によれば、片弁早閉じ制御が実行されている際に、吸気行程の初期に開口面積を増加させることができる。
【００４５】
（実施の形態１の第２の変形例）
また、図６に示す手法に代えて、以下の図７を参照して説明する手法を用いるようにしてもよい。
図７は、本発明の実施の形態１の第２の変形例を説明するための図である。この第２の変形例は、内燃機関がＥＧＲ導入を行う状況下にあるときを対象としている。より具体的には、スワール生成目的で片弁早閉じ制御を行っている場合において、ＥＧＲ導入要求がある場合には、吸気弁（第１バルブおよび第２バルブ）の開弁時期を進角させるようにしてもよい。吸気弁の進角は、上述した可変動弁装置１００の構成に、クランク軸に対するカム軸１２０の位相を変化させる機構（例えばＶＶＴ機構）を備えることによって実現可能である。このような第２の変形例の構成によれば、吸気弁を進角することで、吸気行程の初期になるべく早く吸気弁のリフト量が高くなるようにすることができる。すなわち、このような手法によっても、吸気行程の前半において、吸気弁の開口面積を高めることができる。また、このような吸気弁の進角によって、バルブオーバーラップ期間が作られるため、結果的にＥＧＲも入れられるようになる。このため、このような手法によれば、ＥＧＲが要求されている状況下で、ポンプ損失を効果的に抑制しつつ、スワールを強化することができ、そして、バルブの開き時期の制御によってＥＧＲを迅速に導入することもできる。
【００４６】
（実施の形態１の第３の変形例）
図８は、本発明の実施の形態１の第３の変形例を説明するための図である。この第３の変形例は、上記第２の変形例を実施する際の排気弁（EX）の制御に特徴を有するものである。より具体的には、この第３の変形例は、バルブオーバーラップ期間中に開弁させる排気弁を、図８に示すように、大リフト側の吸気弁（IN）と対角線上に位置する排気弁のみとした点に特徴を有している。このような排気弁の制御は、各気筒に配置される２つの排気弁のうちの一方のみのバルブ駆動を休止させる機構を備えることにより実現可能である。このような第３の変形例によれば、バルブオーバーラップ期間中に排気側から逆流するＥＧＲガスの流れ方向をスワール方向と一致させることができ、これにより、発生するスワールをより強くすることができる。
【００４７】
（実施の形態１に関するその他の変形例）
また、吸気行程の初期に開口面積を増やし、その後の吸気行程において一方の吸気ポートからの吸気の流入を制限する手法は、上記の３つの変形例の手法以外にも以下のようなものであってもよい。例えば、一方の吸気ポートの通路面積を時間的に変化させる手段を備え、吸気行程の前半にはその吸気ポートを開放し、吸気行程の後半にはその吸気ポートを閉塞するようにしてもよい。そのような手段は、例えば、吸気ポートの一方にパルス過給弁のように高速で開閉動作が可能な手段を備えることによって実現可能である。
【００４８】
尚、上述した実施の形態１においては、ピン２９０の挿入先がロストモーションアーム２６０のピン孔２６４とされることによって第２バルブ２０４を駆動するカムとして第２駆動カム２２２が選択されることにより前記第１の発明における「早閉じ手段」が、第２駆動カム２２２が低回転領域での限定使用に対応するカムプロフィールとされていることにより前記第１の発明における「開口面積増大手段」が、それぞれ実現されている。また、第１バルブ１０４および第２バルブ２０４が前記第１の発明における「第１吸気弁」および「第２吸気弁」にそれぞれ相当している。
また、第１駆動カム１２２が前記第２の発明における「早閉じ用駆動カム」に相当している。
【００４９】
実施の形態２．
次に、図９乃至図１２を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態の可変動弁装置は、基本的には、上述した図１および図２に示す可変動弁装置１００と同様に構成されている。実施の形態１の可変動弁装置との主な相違点は、第２駆動カムの設定である。このため、以下の実施の形態２においては、第２駆動カムを「第２駆動カム３２２」と称することとし、基本的には上記図１および図２を援用して説明を行うものとする。
【００５０】
図９は、本実施の形態２において、スワール生成目的の片弁可変制御時に用いられるバルブの開弁特性を示す図である。以上説明したように、本可変動弁装置１００によれば、ピン２９０によって第２揺動カムアーム２４０とロストモーションアーム２６０が結合された状態とすることによって、第１バルブ１０４のみのリフト量および作用角を可変制御することが可能になる（片弁可変制御）。より具体的には、このような片弁可変制御によれば、図９に示すように、第２バルブ２０４のリフト量および作用角を固定としつつ、第１バルブ１０４のリフト量および作用角を第２バルブ２０４に比して小さくする、すなわち、片方の第１バルブ１０４の閉弁時期のみを早めることが可能となる。このような片弁可変制御によれば、第１バルブ１０４により閉塞される吸気ポートと第２バルブ２０４により閉塞される吸気ポートのそれぞれを流通する吸入空気量に差を設けることができ、これにより、筒内にスワールを発生させることができる。
【００５１】
［実施の形態２の特徴部分］
図１０は、バルブのフルリフト量（最大リフト位置）と作用角との関係を示す図である。カムのプロフィールは、一般的に、バルブの運動によって生ずる慣性力とバルブスプリングのバネ力との兼ね合いを考慮して決定される。バネ力が弱いと、バルブの加速度によっては正規のリフトカーブに追従できなくなる現象（既述した「ジャンプ」）が生じ得る。リフト動作時のバルブの最大加速度は、機関回転数の増大に比例して大きくなる。
【００５２】
図１０中に太い実線で示す波形は、バルブの開弁特性を固定とする場合（可変動弁装置１００では第２駆動カム３２２が相当）に、上記ジャンプなどの制約を回避して機構上取りうるフルリフト量を作用角との関係で示したものである。また、図１０中に細い実線で示す波形は、バルブの開弁特性を連続可変とする場合（可変動弁装置１００では第１駆動カム１２２が相当）の同様のものである。バルブの開弁特性を連続可変とする場合には、最大作用角に設定された際の最高機関回転数時に、上記のジャンプや着座スピードの問題が生じないようにする必要がある。そのような機構上の制約のために、連続可変の場合には、図１０に示すように、固定の場合に比して小作用角時のフルリフト量が減少してしまう。
【００５３】
ここで、片弁可変制御を行うことで十分なスワールを強化させたい領域は、低中速領域である。そのような低中速領域でスワール強化を行うことになるために、固定側のバルブの作用角は、図１０に示すように、最大作用角より小さな所定の作用角に設定されることになる。そうした場合に、従来は、固定側のバルブのリフト量が同一作用角時における連続可変側のリフト量と同じとなるように、駆動カムのプロフィールが決定されていた。そうすると、固定側のバルブのフルリフト量が連続可変側の影響を受けて小さく設定されることとなる。その結果、ポンプ損失の増大による燃費悪化が問題となる。
【００５４】
本実施形態の可変動弁装置１００では、ピン２９０を動作させることで２つの駆動カム１２２、３２２を選択的に切り換えることができる機構である。従って、片弁可変制御時にのみ使用される第２駆動カム３２２のカムプロフィールを、連続可変として用いられることを考慮して定められている第１駆動カム１２２のカムプロフィールと同じものとする必要がない。
【００５５】
そこで、本実施形態では、片弁可変制御時に固定側となる第２駆動カム３２２のカムプロフィールを、連続可変側となる第１駆動カム１２２のカムプロフィールに対して、別個に設定した点に特徴を有している。より具体的には、片弁可変制御時に、第２駆動カム３２２を用いて実現される第２バルブ２０４のリフト量が、当該第２バルブ２０４と同一作用角に設定される場合における第１駆動カム１２２を用いて実現される第１バルブ１０４のリフト量より大きくなるように、第２バルブ２０４のカムプロフィールが設定されている点に特徴を有している。そして、より好ましくは、第２駆動カム３２２のカムプロフィールは、図１０中に星印で示すように、固定とした場合に取り得るフルリフト量が得られるように設定するのがよい。
【００５６】
図１１は、本実施の形態２の駆動カムの設定による効果を説明するための図であり、吸気ポートの流量係数とスワール比との関係を示している。図１１中の破線はスワールコントロールバルブＳＣＶによってスワール制御がなされた場合の波形を、図１１中の実線は一般的な可変動弁装置によってスワール制御がなされた場合の波形を、それぞれ示している。図１１に示すように、吸気ポートの流量係数とスワール比とは、基本的にはトレードオフの関係にある。すなわち、流量係数を上げると、スワールが弱くなり、逆に、スワール比を高めると、流量係数が小さくなってしまう。
【００５７】
本実施形態では、片弁可変制御時に第２駆動カム３２２によって駆動される固定側の第２バルブ２０４のリフト量が、上記のように大きくなるように設定されている。このような設定によれば、大リフト量にされる固定側のバルブのリフト量が、言い換えれば、スワールを大きくするために多量の吸入空気を流通させるべき吸気ポート側のバルブのリフト量が、更に大きくされることになる。このため、上記の流量係数とスワール比の背反を回避させることができ、図１１中に星印で示すように、流量係数を高めつつ、スワール比を高めることができる。このため、流量係数の増加によってポンプ損失を効果的に低減させつつ、スワール強化を行うことができ、これにより、燃費を向上させることができる。この点において、上述した実施の形態１に比して優れている。
尚、更に付け加えると、上記の設定とは異なり、片弁可変制御時に可変側となる第１バルブ１０４のリフト量を大きくする手法では、スワール生成時に空気の流通を抑制すべき側の吸気ポートのバルブのリフト量を高めることとなるため、流量係数は増えてもスワール比が小さくなってしまうことになる。
【００５８】
図１２は、上記の機能を実現するために、本実施の形態２においてＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。図１２に示すルーチンでは、先ず、現在の機関回転数Neが所定の判定値Ne1より大きいか否かが判別される（ステップ２００）。その結果、Ne＞Ne1が成立すると判定された場合、すなわち、高回転領域であると認められた場合には、内燃機関の運転状態に応じた両弁可変制御が実行される（ステップ２０２）。この場合は、ピン２９０によって、第２揺動カムアーム２４０と第１揺動カムアーム１４０とが連結される。
【００５９】
一方、上記ステップ２００において、Ne＞Ne1が不成立であると判定された場合には、次いで、現在のトルクTrqが所定の判定値Trq1より大きいか否かが判別される（ステップ２０４）。その結果、Trq＞Trq1が成立すると判定された場合、すなわち、低回転かつ高負荷領域であると認められた場合にも、内燃機関の運転状態に応じた両弁可変制御が実行される（ステップ２０２）。
【００６０】
一方、上記ステップ２０４において、Trq＞Trq1が不成立であると判定された場合、すなわち、低回転かつ低負荷領域であると認められた場合には、ピン２９０の挿入先が第１揺動カムアーム１４０からロストモーションアーム２６０に切り換えられることで、片弁可変制御が実行される（ステップ２０６）。
【００６１】
尚、上述した実施の形態２においては、ピン６９０により第２揺動カムアーム６４０とロストモーションアーム６６０とが結合状態とされることによって第２バルブ２０４を駆動するカムとして第２駆動カム６２２が選択されることにより前記第５の発明における「早閉じ手段」が、ＥＣＵが上記ステップ２０６の処理を実行することにより前記第５の発明における「可変手段」が、それぞれ実現されている。また、第１駆動カム５２２が前記第５の発明における「可変側駆動カム」に、第２駆動カム６２２が前記第５の発明における「固定側駆動カム」に、それぞれ相当している。
【００６２】
実施の形態３．
次に、図１３および図１４を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態の可変動弁装置は、上述した実施の形態２の可変動弁装置と比較して、片弁可変制御時に固定側となる第２駆動カムの使用領域を低回転領域に限定したという点に特徴を有している。尚、本実施形態における第２駆動カムを、説明の便宜上、「第２駆動カム４２２」として、必要に応じて、他の上述した実施の形態のものと区別する。
【００６３】
図１３は、スワールアップ（スワール強化）が実行される運転領域を説明するための図である。スワール強化を目的とする片弁可変制御が行われる運転領域は、既に説明してきたように、図１３に示すような低回転低負荷領域となる。そして、固定側の第２駆動カム４２２を使用するのは、片弁可変制御時（片弁早閉じ制御時）のみである。従って、固定側となる第２駆動カム４２２については、内燃機関の最高回転数までの使用を保証する必要がない。
【００６４】
そこで、本実施形態では、片弁可変制御時に固定側となる第２バルブ２０４を駆動するカムである第２駆動カム４２２を、低回転領域限定で使用されるカムとした。そして、第２駆動カム４２２のカムプロフィールを、内燃機関の最高回転数までの使用を保証する場合に比して大きなリフト量が得られるようなプロフィールに設定した。
【００６５】
図１４は、そのような本実施の形態３の固定側の第２駆動カム４２２のカムプロフィールの設定を説明するための図である。図１４中に縦方向に一点鎖線で示す直線は、片弁可変制御時に固定側の第２駆動カム４２２の作用角として設定される作用角を示している。そして、その直線と図１４中に横方向に一点鎖線で示す直線との交点は、内燃機関の最高回転数までの使用の保証が考慮されている場合に第２駆動カム４２２が取り得るフルリフト量を示している。このフルリフト量が連続可変の場合のフルリフト量に比して大きくなる理由は、既述した通りである。本実施形態では、第２駆動カム４２２を低回転領域での限定使用としたことで、図１４中に星印で示すように、更にフルリフト量を大きくすることができる。
【００６６】
以上説明した本実施形態の構成によれば、上述した実施の形態２に比して、更に効果的に、流量係数を高めつつ、スワール比を高めることが可能となる。このため、更なる流量係数の増加によってポンプ損失を効果的に低減させつつ、スワール強化を行うことができ、燃費を向上させることができる。
【００６７】
実施の形態４．
次に、図１５乃至図１９を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
［実施の形態４の可変動弁装置の構成］
図１５は、本発明の実施の形態４にかかる可変動弁装置５００の構成を示す斜視図、図１６は、可変動弁装置５００の構成を示す分解斜視図である。
本実施形態の可変動弁装置５００は、次に説明する相違点を除き、上述した可変動弁装置１００と同様に構成されているとともに、同様の機能を備えている。このため、ここでは、可変動弁装置５００の各部に可変動弁装置１００と対応する符号をそれぞれ付すとともに、その構成および機能の相違点を中心に説明を行い、その構成および機能の共通点については説明を簡略または省略するものとする。尚、上述した実施の形態２および３については、上記可変動弁装置１００に代えて、本可変動弁装置５００を適用することも可能である。
【００６８】
（可変動弁装置１００との相違点）
本可変動弁装置５００では、上記可変動弁装置１００の第１揺動カムアーム１４０における「第１アーム部１５０Ａ」および「第２アーム部１５０Ｂ」が、「第１揺動カムアーム５４０」および「第２揺動カムアーム６４０」として、互いに連結されることなく、各ロッカーアーム５１０、６１０に対応して別個独立に設けられている点が相違している。そして、本可変動弁装置５００では、上記可変動弁装置１００の「第２アーム部１５０Ｂ」と「第２揺動カムアーム２４０」が、「第２揺動カムアーム６４０」として一体的に構成されている点が相違している。従って、本可変動弁装置５００では、ピン６９０の結合またはその解除は、上記可変動弁装置１００と異なり、第２揺動カムアーム６４０とロストモーションアーム６６０との間でのみ行われることとなる。
【００６９】
（両弁可変制御時の動作）
上記の構成を有する可変動弁装置５００では、ピン６９０によって第２揺動カムアーム６４０とロストモーションアーム６６０とが連結されない間は、第１バルブ１０４および第２バルブ２０４は、共に第１駆動カム５２２によって駆動されることになる。第２揺動カムアーム６４０の揺動カム面６５２は、第１揺動カムアーム５４０の揺動カム面５５２と同一のカムプロフィールを有しているので、第２バルブ２０４は第１バルブ１０４と同一の開弁特性でリフト運動することになる。そして、制御軸５３２の回転角度を変化させることで、第１揺動カムアーム５４０および第２揺動カムアーム６４０上のそれぞれの第２ローラ５７４の位置が同時に変化し、第１バルブ１０４および第２バルブ２０４のリフト量と作用角は連動して変化する。
【００７０】
（片弁可変制御時の動作）
一方、ピン６９０によって第２揺動カムアーム６４０とロストモーションアーム６６０とが連結された場合には、第２バルブ２０４のリフト運動は第２駆動カム６２２の回転運動に連動する。揺動カム面６５２に対するカムローラ６６２の位置は大リフト時の揺動カム面５５２に対する第１ローラ５７２の位置に等しいため、第２バルブ２０４は第１バルブ１０４の大リフト時の開弁特性でリフト運動することになる。この場合、第１バルブ１０４の開弁特性は可変でありリフト量を変更できるのに対し、第２バルブ２０４の開弁特性は固定となりリフト量は一定となる。従って、第１バルブ１０４と第２バルブ２０４が同一気筒の吸気バルブの場合には、第１バルブ１０４のリフト量を変更して両バルブ１０４，２０４間のリフト量の差を制御することで、気筒内の混合気の流れを制御（スワール制御）することが可能になる。
【００７１】
［実施の形態４の特徴部分］
本実施形態は、低回転領域においては、スワールアップを必要としない領域についても、ピン６９０の連結状態を維持するようにしたという点に特徴を有するものである。また、本実施形態においても、上述した実施の形態３と同様に、第２駆動カム６２２は、低回転領域で限定的に使用することを目的とするカムプロフィールを有するものとする。以下、本実施形態の特徴部分を具体的に説明する。
【００７２】
上記のように構成された本可変動弁装置５００の特徴として、片弁可変制御時には、第２揺動カムアーム６４０とロストモーションアーム６６０とがピン６９０によって連結される。この連結状態では、第２バルブ２０４を押動する第２揺動カムアーム６４０は、２つの駆動カム５２２、６２２からの押圧力を受ける対象となる。
【００７３】
また、本可変動弁装置５００によれば、第２駆動カム６２２が選択される場合においては、基本的には、第２揺動カムアーム６４０の揺動量、すなわち、第２バルブ２０４のリフト量および作用角は、ピン６９０により連結される際の第２揺動カムアーム６４０の体勢に応じて決定されることになる。より具体的には、ピン６９０が連結された状態において、固定側となる第２駆動カム６２２によって実現される第２バルブ２０４の作用角よりも、連続可変側となる第１駆動カム５２２によって実現される第１バルブ１０４の作用角が小さくなるように制御されている間は、第２バルブ２０４は、第２駆動カム６２２からの押圧力を受けて、予め定められたリフト量および作用角でリフト運動をさせられる。
【００７４】
しかしながら、連続可変側となる第１バルブ１０４の作用角が固定側となる第２バルブ２０４の作用角よりも大きくなるように制御される場合には、上記と事情が異なり、第２バルブ２０４は、次の図１７に示すようなリフト運動をさせられることになる。図１７は、そのような第２バルブのリフト運動を説明するための図であり、本実施の形態４における第２バルブの特徴的な動作を示すものである。尚、図１７においては、フルリフト量が大きくかつ作用角の小さな方のリフトカーブが固定側の第２駆動カム６２２によって得られるカーブを、フルリフト量が小さくかつ作用角の大きな方のリフトカーブが連続可変側の第１駆動カム５２２によって得られるカーブを、それぞれ示している。そして、太い実線で表された部分は、これらの２つのリフトカーブのうちで、実際に第２バルブ２０４のリフト運動に反映された部分を示している。
【００７５】
図１７に示すように、連続可変側の作用角が固定側よりも大きくされた場合には、第２バルブ２０４は、リフト動作の途中までは（時点Ａまでは）、より大きなリフト量を与えようとする第２駆動カム６２２によってリフト運動させられる。
【００７６】
ところが、図１７に示すように、時点Ａを経過した後は、連続可変側の第１駆動カム５２２が、第２バルブ２０４に対し、固定側の第２駆動カム６２２に比して大きなリフト量を与えようとする側のカムとなる。この際、本可変動弁装置５００の構成によれば、第１駆動カム５２２の押圧力は、第１ローラ５７２に伝達され、更に第１ローラ５７２と同軸に配置された第２ローラ５７４によって、２つの揺動カムアーム５４０、６４０に伝達される。そして、上記のように、第２揺動カムアーム６４０は、ロストモーションアーム６６０と連結されている。従って、時点Ａ以降では、第１駆動カム５２２の押圧力が第２揺動カムアーム６４０を介して第２バルブ２０４に作用することになる。以上のように、ピン６９０が連結された状態で連続可変側の作用角を固定側に比して大きくすると、第２バルブ２０４は、図１７に示すようなリフト運動をすることになる。
【００７７】
以上説明したように、連続可変側の作用角が固定側より大きく制御されるような運転領域下で、ピン６９０による連結状態を維持することによって、上記の図１７に示すような第２バルブ２０４のリフト運動を許容することとすれば、２つの駆動カム５２２、６２２のうちの大きなリフト量を与える側の駆動カムを介して、第２バルブ２０４がリフト運動させられることとなる。このため、第２バルブ２０４側の吸入空気量を増やすことができる。
【００７８】
図１８は、本実施の形態４の特徴的な制御を実行する運転領域を説明するための図である。図１８に示すように、スワールアップのために片弁可変制御が実行される運転領域は、低回転低負荷領域となる。第２駆動カム６２２は、既述したように、低回転領域限定である。つまり、図１８において、固定側の第２駆動カム６２２の運動限界よりも低回転側の領域が、第２駆動カム６２２の使用領域を示している。
【００７９】
本実施形態では、第２駆動カム６２２が用いられることになる低回転領域においては、スワールアップ領域でなくても、すなわち、図１８中にハッチングを付して示す低回転高負荷領域においても、ピン６９０による第２揺動カムアーム６４０とロストモーションアーム６６０との連結を維持するようにしている点に特徴を有している。このような低回転高負荷領域においては、吸入空気量が内燃機関の性能（トルク）を決定する。本実施形態の制御によれば、そのような低回転高負荷領域において、第２バルブ２０４側の吸入空気量を増加させることができる。このため、低回転高負荷時における内燃機関の性能を向上させることができる。
【００８０】
図１９は、上記の機能を実現するために、本実施の形態４においてＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。図１９に示すルーチンでは、先ず、現在の機関回転数Neが所定の判定値Ne2より大きいか否かが判別される（ステップ３００）。この判定値Ne2は、例えば、上記図１８における固定側の第２駆動カム６２２の運動限界に対応する回転数に設定される。
【００８１】
上記ステップ３００において、Ne＞Ne2が成立すると判定された場合、すなわち、高回転領域であると認められた場合には、ピン６９０の連結が解除された状態で、内燃機関の運転状態に応じた両弁可変制御が実行される（ステップ３０２）。
【００８２】
一方、上記ステップ３００において、Ne＞Ne2が不成立であると判定された場合、すなわち、低回転領域であると認められる場合には、ピン６９０による第２揺動カムアーム６４０とロストモーションアーム６６０とが連結されることで、片弁可変制御が実行される（ステップ３０４）。このような処理は、負荷の状態に関係なく、機関回転数Ne2より低い回転数領域では、継続的に実行される。
【００８３】
ところで、上述した実施の形態４においては、第２駆動カム６２２を低回転領域での限定使用を目的とするカムプロフィールに設定しているが、このような設定に限らない。すなわち、例えば、本実施形態における第２駆動カムのカムプロフィールは、上述した実施の形態２における第２駆動カム３２２のように、同一作用角設定時における連続可変側のリフト量よりも大きなリフト量が得られるように設定されたものであってもよい。もっとも、その場合には、連続可変側となる第１駆動カム５２２によって実現される第２バルブ２０４のフルリフト量が、固定側となる第２駆動カムによって実現される第２バルブ２０４のフルリフト量を上回るようになれば、もはやピン６９０を連結させておく必要はなく、両弁可変制御に切り換えるのがよい。
【００８４】
尚、上述した実施の形態４においては、第１ローラ５７２、第２ローラ５７４、第１揺動カムアーム５４０、第２揺動カムアーム６４０、およびロッカーアーム５１０、６１０が前記第７の発明における「第１中間部材」に、カムローラ６６２、ロストモーションアーム６６０、第２揺動カムアーム６４０、およびロッカーアーム６１０が前記第７の発明における「第２中間部材」に、ピン６９０、油圧室６６４、ピン穴６５６、ピストン６９２、リターンスプリング６９４が前記第７の発明における「切換手段」に、それぞれ相当している。
【００８５】
実施の形態５．
次に、図２０および図２１を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。
図２０は、本発明の実施の形態５にかかる可変動弁装置７００の特徴的な構成を説明するための分解斜視図である。本実施形態の可変動弁装置７００は、図２０に示すように、第１揺動カムアーム７４０と第２揺動カムアーム８４０とを連結およびその解除を行うための構成が追加されている点を除き、上記図１５および図１６を参照して説明した可変動弁装置５００と同様に構成されているものとする。
【００８６】
図２０に示すように、第１揺動カムアーム７４０には、第２揺動カムアーム８４０に向けて出し入れ可能なピン７９０が備えられている。第１揺動カムアーム７４０には、第２揺動カムアーム８４０側に開口部を有する油圧室７４２が形成されており、ピン７９０は、この油圧室７４２内に嵌め込まれている。油圧室７４２には、図示しない油圧通路を介して作動油が供給される。このような構成によって油圧室７４２内の油圧が高められた場合に、ピン７９０は、その油圧によって油圧室７４２から第２揺動カムアーム８４０に向けて押し出されるようになっている。
【００８７】
一方、第２揺動カムアーム８４０には、第１揺動カムアーム７４０側に開口部を有するピン穴８４２が形成されている。ピン７９０とピン穴８４２は、制御軸５３２を中心とする同じ円弧上に配置されている。これにより、第２揺動カムアーム８４０と第１揺動カムアーム７４０とが同じ体勢となったときに、ピン穴８４２の位置とピン７９０の位置とが一致するようになっている。ピン穴８４２内には、その奥側からリターンスプリング７９４とピストン７９２とが配置される。
【００８８】
ピン７９０は、ＥＣＵの指令に基づいて、例えば油圧アクチュエータによってその軸方向に駆動され、ピン穴８４２の位置とピン７９０の位置とが一致したとき、ピン７９０がピン穴８４２内に挿入されることで、第１揺動カムアーム７４０と第２揺動カムアーム８４０とがピン７９０を介して結合されることになる。
【００８９】
図２１は、上記の構成を用いて、本実施の形態５においてＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。図２１に示すルーチンでは、先ず、現在の機関回転数Neが所定の判定値Ne1より大きいか否かが判別される（ステップ４００）。その結果、Ne＞Ne2が成立すると判定された場合、すなわち、高回転領域であると認められた場合には、内燃機関の運転状態に応じた両弁可変制御が実行される（ステップ４０２）。この場合には、ピン６９０およびピン７９０の何れも解除状態とされることになる。
【００９０】
一方、上記ステップ４００において、Ne＞Ne2が不成立であると判定された場合には、次いで、現在のトルクTrqが所定の判定値Trq1より大きいか否かが判別される（ステップ４０４）。その結果、Trq＞Trq1が不成立であると判定された場合、すなわち、低回転かつ低負荷領域であると認められた場合には、ピン６９０によって第２揺動カムアーム８４０とロストモーションアーム６６０とが連結された状態で、片弁可変制御（片弁早閉じ制御）が実行される（ステップ４０６）。
【００９１】
一方、上記ステップ４０４において、Trq＞Trq1が成立すると判定された場合、すなわち、低回転かつ高負荷領域であると認められた場合には、ピン６９０によって第２揺動カムアーム８４０とロストモーションアーム６６０とが連結され、かつ、ピン７９０によって第１揺動カムアーム７４０と第２揺動カムアーム８４０とが連結された状態とされる（ステップ４０８）。
【００９２】
以上説明した図２１に示すルーチンによれば、低回転高負荷領域においては、第１揺動カムアーム７４０、第２揺動カムアーム８４０、およびロストモーションアーム６６０がすべて連結状態とされる。このような連結状態とされると、第１バルブ１０４および第２バルブ２０４は、共に、２つの駆動カム５２２、６２２のうちの大きなリフト量を与える側の駆動カムを介して、リフト運動させられることとなる。そうすると、連続可変側の作用角が固定側より大きく制御されることになる高負荷領域においては、第２バルブ２０４に加えて第１バルブ１０４もが、上記図１７に示すようなリフトカーブで駆動されることになる。このため、上記ルーチンの処理によれば、低回転高負荷領域において、上述した実施の形態４に比して、更に吸入空気量を増やすことができる。
【００９３】
尚、上述した実施の形態５においては、第１揺動カムアーム７４０が前記第８の発明における「第１揺動部材」に、第２揺動カムアーム８４０が前記第８の発明における「第２揺動部材」に、第１ローラ５７２および第２ローラ５７４が前記第８の発明における「伝達部材」に、ピン７９０、油圧室７４２、ピン穴８４２、ピストン７９２、およびリターンスプリング７９４が前記第８の発明における「第２切換手段」に、それぞれ相当している。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる可変動弁装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す可変動弁装置の構成を模式的に示す正面図である。
【図３】片弁可変制御時において、可変動弁装置によって得られる特徴的なバルブの開弁特性の設定を示す図である。
【図４】本実施の形態１の駆動カムの設定による効果を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１の第１の変形例を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１の第２の変形例を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態１の第３の変形例を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態２において、スワール生成目的の片弁可変制御時に用いられるバルブの開弁特性を示す図である。
【図１０】バルブのフルリフト量（最大リフト位置）と作用角との関係を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２の駆動カムの設定による効果を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１３】スワールアップ（スワール強化）が実行される運転領域を説明するための図である。
【図１４】本発明の実施の形態３の固定側の第２駆動カムのカムプロフィールの設定を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施の形態４にかかる可変動弁装置の構成を示す斜視図である。
【図１６】図１５に示す可変動弁装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１７】本発明の実施の形態４における第２バルブの特徴的な動作を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態４の特徴的な制御を実行する運転領域を説明するための図である。
【図１９】本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図２０】本発明の実施の形態５にかかる可変動弁装置の特徴的な構成を説明するための分解斜視図である。
【図２１】本発明の実施の形態５において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００９５】
１００、５００、７００  可変動弁装置
１０４、２０４  バルブ
１１０、２１０、５１０、６１０  ロッカーアーム
１２０、５２０  カム軸
１２２、２２２、３２２、４２２、５２２、６２２  駆動カム
１３０、５３０  可変機構
１３２、５３２  制御軸
１４０、５４０、７４０  第１揺動カムアーム
１４２、２５６、２６４  ピン孔
１５０Ａ、１５０Ｂ  アーム部
１７２、５７２  第１ローラ
１７４、５７４  第２ローラ
２３０、６３０  固定機構
２４０、６４０、８４０  第２揺動カムアーム
２６０、６６０  ロストモーションアーム
２６２、６６２  カムローラ
２９０、６９０、７９０  ピン
６６４、７４２  油圧室
６９２、７９２  ピストン
６９４、７９４  リターンスプリング
６５６、８４２  ピン穴
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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