(57)【要約】【課題】吸気弁の作動角拡大制御時における開閉時期の遅角側への制御応答性を向上させて、吸気弁とピストンなどとの干渉を防止しつつ出力トルクや燃費などの機関性能を向上し得る可変動弁装置を提供する。【解決手段】  機関運転状態に応じて吸気弁の作動角を可変制御する吸気ＶＥＬ１と、吸気弁の開閉時期を可変制御する吸気ＶＴＣ２、を備え、吸気ＶＴＣ２は、ハウジング３４とベーン部材３２との間に隔成された進角側油圧室４１及び遅角側油圧室４２に油圧を選択的に給排制御することによってベーン部材の相対回転位相を変化させることにより吸気弁の開閉時期を進角側あるいは遅角側へ制御する。前記ベーン部材の各ベーン３２ｂとハウジングの各シュー３４ａとの間に弾装されて、タイミングスプロケットに対してベーン部材が遅角側へ相対回転するように付勢するばね部材５５，５６を設けた【選択図】図６
2008303773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関運転状態に応じて吸気弁の作動角を可変制御する第１可変機構と、
前記吸気弁の開閉時期を可変制御する第２可変機構と、を備え、
前記第２可変機構は、
機関のクランクシャフトによって回転駆動される駆動回転体と、
該駆動回転体と相対回転可能に設けられた従動軸と、
該従動軸の一端側に結合されて、前記駆動回転体の筒状ハウジング内に回転自在に設けられたベーン部材と、
前記ハウジングの内部にベーン部材を介して隔成された進角側油圧室及び遅角側油圧室と、を備え、
前記両油圧室へ油圧を選択的に給排制御することによって前記駆動回転体に対するベーン部材の相対回転位相を変化させることにより、前記吸気弁の開閉時期を進角側あるいは遅角側へ制御する内燃機関の可変動弁装置であって、
前記駆動回転体に対して前記ベーン部材が遅角側へ相対回転するように付勢する付勢手段を設けたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
アクセル開度が小さい領域では、前記第１可変機構によって吸気弁の作動角を小作動角に制御すると共に、前記第２可変機構によって吸気弁の開閉時期を進角側に制御し、
アクセル開度が大きくなった場合には、前記第１可変機構によって吸気弁の作動角を大作動角に制御すると共に、前記第２可変機構によって吸気弁の開閉時期を遅角側に制御することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関の可変動弁装置において、  前記第１可変機構に、吸気弁の作動角を小作動角側に付勢する第２付勢手段を設けたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
機関運転状態に応じて排気弁の開閉時期を可変制御可能な第３可変機構を設け、
アクセル開度が小さい領域では、前記第１可変機構により吸気弁を小作動角に制御すると共に、第２可変機構により吸気弁の開閉時期を進角側に制御し、さらに、前記第３可変機構によって排気弁の開閉時期を遅角側に制御し、
アクセル開度が大きな領域に移行した場合は、前記第１可変機構によって吸気弁の作動角を拡大制御すると共に、第２可変機構によって吸気弁の開閉時期を遅角側に制御し、さらに、第３可変機構によって排気弁の開閉時期を進角側に制御することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記第２可変機構のベーン部材を最遅角側の位置で固定する固定手段を設けたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機関始動時における排気エミッション性能や燃焼の改善などを図り得る内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、例えばガソリン仕様の内燃機関にあっては、機関性能を向上させるために、機関運転状態に応じて機関弁である吸気弁や排気弁の作動角を変化する作動角可変機構や、吸気弁や排気弁の開閉時期を進角側あるいは遅角側に相対的に制御するリフト位相可変機構を備えた可変動弁装置が提供されている。その一つとして、以下の特許文献１や２に記載されているものがある。
【０００３】
特許文献１に記載の作動角可変機構（ＶＥＬ）は、本出願人が先に出願したもので、機関のクランクシャフトから回転駆動力が伝達される駆動軸に駆動カムが固定され、この駆動カムの回転力をロッカアームなどの伝達機構を介して揺動運動に変換し、この揺動力によって揺動カムを揺動させることにより、例えば吸気弁を開閉作動させると共に、前記ロッカアームの揺動支点となる制御軸の制御カムを電動アクチュエータによって回動位置制御を行って前記ロッカアームの揺動支点を変化させることにより、前記吸気弁の作動角とリフト量を可変制御するようになっている。
【０００４】
一方、特許文献２に記載されたリフト位相可変機構（ＶＴＣ）は、ベーンタイプのもので、外周にスプロケットを有し、両端開口がフロントカバーとリアカバーによって閉塞されたほぼ円筒状のハウジングと、該ハウジングと相対回転自在に設けられて、前端部にハウジングの内部に回転自在に収容されたベーン部材が結合されたカムシャフトと、前記ベーン部材の５枚のベーンとハウジング内周の隔壁部との間に形成された進角側油圧室及び遅角側油圧室と、該各油圧室に作動油を選択的に給排する油圧回路と、を備えている。
【０００５】
そして、コントローラが、機関が回転状態に応じて前記油圧回路の電磁制御弁を制御して各油圧室に選択的に作動油を給排することにより、前記ベーン部材を正逆回転することによって、クランクシャフトに対する吸気弁あるいは排気弁の開閉時期を可変制御するようになっている。
【０００６】
また、機関停止時には、前記ベーン部材の内部軸方向へ摺動自在に設けられたロック機構のロックピンの先端部が、前記リアカバーに設けられた係合穴に係合してハウジングとベーン部材との相対回転を規制するようになっている。
【０００７】
また、例えば吸気弁側に前記作動角可変機構（ＶＥＬ）とリフト位相可変機構（ＶＴＣ）との両方を設けて、機関運転状態に応じて前記吸気弁の作動角を可変制御すると共に、開閉時期も可変制御することによって燃費や加速性能を向上させる従来技術も種々提供されている。
【特許文献１】特開２００２−２５６８３２号公報
【特許文献２】特開２００６−７０７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、吸気弁側に作動角可変機構とリフト位相可変機構との両方を設けた従来の可変動弁装置にあっては、作動角可変機構によって吸気弁の作動角を大きく制御し、かつリフト位相可変機構によって吸気弁の開閉時期を進角側に制御した場合には、吸気弁の開時期（ＩＶＯ）が大きく進角することから、機関作動中に、吸気弁がピストンや排気弁に干渉してしまうおそれがある。
【０００９】
このため、前記作動角や開閉時期の設定に自ずと制約が生じて、加速性能（出力トルク）や燃費などを十分に向上させることができない可能性がある。
【００１０】
特に、車両の加速時などの両方の可変機構の位置が不安定な切り換え過渡時に、前記干渉が発生するおそれがあり、作動角やリフト位相の設定に制約が生じて加速性能や燃費を十分に向上させることが困難であった。
【００１１】
具体的に説明すれば、機関運転状態が例えば低負荷域である場合は、作動角可変機構によって小作動角に制御される一方、リフト位相可変機構の進角制御により吸気弁の閉時期（ＩＶＣ）を十分に早めてポンピングロスを低減させ、さらに、開時期（ＩＶＯ）も早めてバルブオーバーラップを増加させて気筒内の残留ガスによって混合気を暖めて気化を促進して燃焼性を良好にすると共に、ポンピングロスを低減し、これによって燃費の向上を図るようになっている。
【００１２】
また、アクセルペダルを急に大きく踏み込んで加速させて、高負荷域に移行した場合には、機関の出力トルクを増加させるために、作動角を拡大制御し、かつ開閉時期を遅角側に制御することによって吸気弁の閉時期をピストンの下死点付近となるように制御する。これにより、新気の充填効率を高めて出力トルクを向上させるようになっている。
【００１３】
しかしながら、前記リフト位相可変機構による遅角側への制御は、油圧回路を介して油圧によって行うようになっていることから、作動応答性が低下気味になる一方、作動角可変機構による作動角拡大制御は、電動アクチュエータによって行う場合が多いことから、その作動応答性が良好になり、この作動角拡大制御が先行して行われると、吸気弁の開時期（ＩＶＯ）が大きく進角してしまうので、吸気弁がピストンや排気弁に干渉してしまうおそれがある。
【００１４】
したがって、これらの対策として、まず、リフト位相可変機構の遅角側への制御遅れを考慮して、かかる制御後にある程度待ってから作動角可変機構による拡大制御することが考えられるが、吸気弁の閉時期の遅角制御と作動角拡大制御の両方が遅くなることから、出力トルクの発生時期が遅くなってしまう。
【００１５】
また、別の対策としては、低負荷時などの小アクセル開度での運転時に、リフト位相可変機構をやや遅角位置に、そして、作動角可変機構により作動角をやや大きめに設定しておくことで、加速時などの高負荷域に移行した場合の可変制御量を小さくして制御応答性を高めることもできるが、この場合には、前述した低負荷走行での燃費効果が減少してしまう。
【００１６】
したがって、前記いずれの対策にあっても、加速性能と燃費効果の両方を十分に満足させることができない。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、前記従来の可変動弁装置の技術的課題に鑑みて案出したもので、請求項１に記載の発明は、機関運転状態に応じて吸気弁の作動角を可変制御する第１可変機構と、前記吸気弁の開閉時期を可変制御する第２可変機構と、を備え、
前記第２可変機構は、機関のクランクシャフトによって回転駆動される駆動回転体と、該駆動回転体と相対回転可能に設けられた従動軸と、該従動軸の一端側に結合されて、前記駆動回転体の筒状ハウジング内に回転自在に設けられたベーン部材と、前記ハウジングの内部にベーン部材を介して隔成された進角側油圧室及び遅角側油圧室と、を備え、前記両油圧室へ油圧を選択的に給排制御することによって前記駆動回転体に対するベーン部材の相対回転位相を変化させることにより、前記吸気弁の開閉時期を進角側あるいは遅角側へ制御する内燃機関の可変動弁装置であって、
前記駆動回転体に対して前記ベーン部材が遅角側へ相対回転するように付勢する付勢手段を設けたことを特徴としている。
【００１８】
この発明によれば、前記付勢手段によってベーン部材を遅角側へ相対回転させるように付勢したため、かかる付勢力を油圧のアシスト力として作用させることができる。したがって、例えば、車両の低負荷走行域から急加速時などで高負荷域に移行した場合に、遅角応答性が向上し、吸気弁のピストンとの干渉を回避しつつ加速性能を高めることが可能になる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置において、アクセル開度が小さい領域では、前記第１可変機構によって吸気弁の作動角を小作動角に制御すると共に、前記第２可変機構によって吸気弁の開閉時期を進角側に制御し、アクセル開度が大きくなった場合には、前記第１可変機構によって吸気弁の作動角を大作動角に制御すると共に、前記第２可変機構によって吸気弁の開閉時期を遅角側に制御することを特徴としている。
【００２０】
この発明によれば、例えば機関低負荷時などの小アクセル開度領域において燃費を向上させる一方、大アクセル開度領域に移行した際に、第１可変機構により作動角を拡大制御された場合であっても、第２可変機構による遅角側への制御応答性が良好なことから、吸気弁の開時期の進角を抑制して吸気弁とピストンの干渉を防止しつつ良好な吸気弁閉時期の遅角側への制御応答性により出力トルクの良好な立ち上がりを実現できる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記第１可変機構に、吸気弁の作動角を小作動角側に付勢する第２付勢手段を設けたことを特徴としている。
【００２２】
この発明によれば、例えば、機関低負荷時などの小アクセル開度に移行した場合に、燃費を向上させるために、第２可変機構により進角側へ制御する際に、第１可変機構の小作動角への移行が遅くなると、吸気弁の開時期（ＩＶＯ）が早くなり、吸気弁がピストンなどとの干渉が発生するおそれがあるが、第２付勢手段によってアシスト力が作用することから、小作動角への制御応答性が確実に向上して前記吸気弁の干渉を確実に回避することが可能になる。
【００２３】
また、前記大アクセル開度への移行時に、第２付勢手段によって第１可変機構による大作動角への制御が僅かに遅れることから、第２可変機構による遅角側への制御応答性が悪化しても吸気弁の干渉が発生しにくくなる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置において、機関運転状態に応じて排気弁の開閉時期を可変制御可能な第３可変機構を設け、アクセル開度が小さい領域では、前記第１可変機構により吸気弁を小作動角に制御すると共に、第２可変機構により吸気弁の開閉時期を進角側に制御し、さらに、前記第３可変機構によって排気弁の開閉時期を遅角側に制御し、  アクセル開度が大きな領域に移行した場合は、前記第１可変機構によって吸気弁の作動角を拡大制御すると共に、第２可変機構によって吸気弁の開閉時期を遅角側に制御し、さらに、第３可変機構によって排気弁の開閉時期を進角側に制御することを特徴としている。
【００２５】
この発明によれば、例えば低負荷域などの小アクセル開度領域に移行した場合は、排気弁側の第３可変機構によって排気弁の開閉時期を遅角側に制御することから、バルブオーバーラップが大きくなり、また、排気弁閉時期が遅れるので、さらに燃費の向上が図れる。また、バルブオーバーラップを大きくするのに吸気弁開時期をあまり早めなくて済むので、吸気弁とピストンとの干渉をさらに防止できる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記第２可変機構のベーン部材を最遅角側の位置で固定する固定手段を設けたことを特徴としている。
【００２７】
この発明によれば、機関の停止時には、前記付勢手段がベーン部材を最遅角側の位置に回転付勢することから、固定手段による最遅角側位置での固定がより確実に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置の各実施例を図面に基づいて詳述する。この各実施例は、ガソリン仕様のいわゆる４サイクル内燃機関に適用したものを示している。
〔第１実施例〕
本実施例における可変動弁装置は、図１〜図３に示すように、両吸気弁４，４のバルブリフト及び作動角（開期間）を制御する吸気弁作動角可変機構である吸気ＶＥＬ１と、吸気弁４，４の開閉時期を制御する吸気弁リフト位相可変機構である吸気ＶＴＣ２とから構成されている。なお、この実施例では、図外の排気弁側では排気ＶＴＣなどが存在せずに、その開閉時期が固定的なものになっている。
【００２９】
前記吸気ＶＥＬ１は、本出願人が先に出願した例えば特開２００３−１７２１１２号公報などに記載されたものと同様の構成であるから、簡単に説明すると、シリンダヘッドＳの上部の軸受に回転自在に支持された中空状の駆動軸６と、該駆動軸６の外周面に圧入等により固設された駆動カム７と、駆動軸６の外周面に揺動自在に支持されて、各吸気弁４，４の上端部に配設された各バルブリフター８、８の上面に摺接して各吸気弁４，４を開作動させる２つの揺動カム９，９と、駆動カム７と揺動カム９，９との間に介装されて、駆動カム７の回転力を揺動運動に変換して揺動カム９，９に揺動力として伝達する伝達機構とを備えている。
【００３０】
前記駆動軸６は、一端部に設けられたタイミングスプロケット３３を介して前記クランクシャフトから図外のタイミングチェーンによって回転力が伝達されており、この回転方向は図１中、時計方向（矢印方向）に設定されている。
【００３１】
前記駆動カム７は、ほぼリング状を呈し、内部軸方向に形成された駆動軸挿通孔を介して駆動軸６に貫通固定されていると共に、カム本体の軸心が駆動軸６の軸心から径方向へ所定量だけオフセットしている。
【００３２】
前記両揺動カム９は、図２及び図３などにも示すように、円筒状のカムシャフト１０の両端部に一体的に設けられていると共に、該カムシャフト１０が内周面を介して駆動軸６に回転自在に支持されている。また、下面にベースサークル面やランプ面及びリフト面からなるカム面９ａが形成されており、該ベースサークル面とランプ面及びリフト面が、揺動カム９の揺動位置に応じて各バルブリフター８の上面の所定位置に当接するようになっている。
【００３３】
前記伝達機構は、駆動軸６の上方に配置されたロッカアーム１１と、該ロッカアーム１１の一端部１１ａと駆動カム７とを連係するリンクアーム１２と、ロッカアーム１１の他端部１１ｂと揺動カム９とを連係するリンクロッド１３とを備えている。
【００３４】
前記ロッカアーム１１は、中央に有する筒状の基部が支持孔を介して後述する制御カムに回転自在に支持されていると共に、一端部１１ａがピン１４によってリンクアーム１２に回転自在に連結されている一方、他端部１１ｂがリンクロッド１３の一端部１３ａにピン１５を介して回転自在に連結されている。
【００３５】
前記リンクアーム１２は、円環状の基端部１２ａの中央位置に有する嵌合孔に前記駆動カム７のカム本体が回転自在に嵌合している一方、基端部１２ａから突出した突出端１２ｂが前記ピン１４によってロッカアーム一端部１１ａに連結されている。
【００３６】
前記リンクロッド１３は、他端部１３ｂがピン１６を介して揺動カム９のカムノーズ部に回転自在に連結されている。
【００３７】
また、駆動軸６の上方位置に同じ軸受部材に制御軸１７が回転自在に支持されていると共に、該制御軸１７の外周に前記ロッカアーム１１の支持孔に摺動自在に嵌入されて、ロッカアーム１１の揺動支点となる制御カム１８が固定されている。
【００３８】
前記制御軸１７は、駆動軸６と並行に機関前後方向に配設されていると共に、駆動機構１９によって回転制御されている。一方、前記制御カム１８は、円筒状を呈し、軸心位置が制御軸１７の軸心から所定分だけ偏倚している。
【００３９】
前記駆動機構１９は、図外のハウジングの一端部に固定された電動モータ２０と、ハウジングの内部に設けられて電動モータ２０の回転駆動力を前記制御軸１７に伝達するボール螺子伝達手段２１とから構成されている。
【００４０】
前記電動モ−タ２０は、比例型のＤＣモータによって構成され、機関運転状態を検出する制御機構であるコントローラ２２からの制御信号によって駆動するようになっている。
【００４１】
前記ボール螺子伝達手段２１は、電動モータ２０の駆動シャフトとほぼ同軸上に配置されたボール螺子軸２３と、該ボール螺子軸２３の外周に螺合する移動部材であるボールナット２４と、前記制御軸１７の一端部に直径方向に沿って連結された連係アーム２５と、該連係アーム２５と前記ボールナット２４とを連係するリンク部材２６とから主として構成されている。
【００４２】
前記ボール螺子軸２３は、両端部を除く外周面全体に所定幅のボール循環溝が螺旋状に連続して形成されていると共に、一端部に駆動シャフトが連結された電動モータ２０によって回転駆動されるようになっている。
【００４３】
前記ボールナット２４は、ほぼ円筒状に形成され、内周面に前記ボール循環溝と共同して複数のボールを転動自在に保持するガイド溝が螺旋状に連続して形成されていると共に、各ボールを介してボール螺子軸２３の回転運動をボールナット２４に直線運動に変換しつつ軸方向の移動力が付与されるようになっている。また、このボールナット２４は、第２付勢手段であるコイルスプリング３０のばね力によって電動モータ２０側（最小リフト側）に付勢されている。したがって、機関停止時には、かかるボールナット２４が、前記コイルスプリング３０のばね力によってボール螺子軸２３の軸方向に沿って最小リフト側に移動するようになっている。
【００４４】
前記コントローラ２２は、現在の機関回転数Ｎ（ｒｐｍ）を検出するクランク角センサからのクランク角信号や機関回転数信号、アクセル開度センサ、車速センサ、ギア位置センサ、機関本体の温度を検出する機関冷却水温センサなどから各種情報信号から現在の機関運転状態を検出している。また、駆動軸６の回転角度を検出する駆動軸角度センサ２８からの検出信号や、前記制御軸１７の回転位置を検出するポテンショメータ２９からの検出信号を入力して、前記スプロケット３３と駆動軸６との相対回転角度や各吸気弁４，４のバルブリフト量を検出するようになっている。
【００４５】
以下、前記吸気ＶＥＬ１の基本作動を説明すると、所定の運転領域で、前記コントローラ２２からの制御電流によって一方向へ回転駆動した電動モータ２０の回転トルクによってボール螺子軸２３が一方向へ回転すると、ボールナット２４がコイルスプリング３０のばね力にアシストされながら最大一方向（電動モータ２０に接近する方向）へ直線状に移動し、これによって制御軸１７がリンク部材３９と連係アーム２５を介して一方向へ回転する。
【００４６】
したがって、制御カム１８は、図２Ａ、Ｂ（リアビュー）に示すように、軸心が制御軸１７の軸心の回りを同一半径で回転して、肉厚部が駆動軸６から上方向に離間移動する。これにより、ロッカアーム１１の他端部１１ｂとリンクロッド１３の枢支点は、駆動軸６に対して上方向へ移動し、このため、各揺動カム９は、リンクロッド１３を介してカムノーズ部側が強制的に引き上げられて全体が図２に示す反時計方向へ回動する。
【００４７】
よって、駆動カム７が回転してリンクアーム１２を介してロッカアーム１１の一端部１１ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド１３を介して揺動カム９及びバルブリフター１６に伝達され、これによって、吸気弁４，４は、そのバルブリフト量が図４のバルブリフト曲線で示すように小リフト（Ｌ１）になり、その作動角Ｄ１（クランク開弁期間の半分）が小さくなる。
【００４８】
なお、ここで、前記揺動カム９とバルブリフター１６との間には、バルブクリアランスが存在し、バルブリフト量はカムリフト量よりバルブクリアランス分だけ小さくなっている。また、前記バルブリフトの開時期から閉時期までが作動角となっている。
【００４９】
別の運転状態では、コントローラ２２からの制御信号によって電動モータ２０が他方向へ回転して、この回転トルクがボール螺子軸２３に伝達されて回転すると、この回転に伴ってボールナット２４がコイルスプリング３０のばね力に抗して反対方向へ直線移動する。これにより、制御軸１７が、図２中、反時計方向へ所定量だけ回転駆動する。
【００５０】
このため、制御カム１８は、軸心が制御軸１７の軸心から所定量だけ下方の回転角度位置に保持され、肉厚部が下方へ移動する。このため、ロッカアーム１１は、全体が図２の位置から時計方向へ移動して、これによって各揺動カム９がリンク部材１３を介してカムノーズ部側が強制的に押し下げられて、全体が時計方向へ僅かに回動する。
【００５１】
したがって、駆動カム７が回転してリンクアーム１２を介してロッカアーム１１の一端部１１ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド１３を介して各揺動カム９及びバルブリフター８に伝達され、吸気弁４，４のリフト量が図４に示すように、中リフト（Ｌ２）になり、作動角Ｄ２も大きくなる。これによって、吸気弁４，４の閉時期が遅角側の下死点近傍に制御されることから、有効圧縮比が高くなって燃焼が良好になる。また、新気の充填効率も高くなって燃焼トルクも大きくなる。
【００５２】
また、例えば高回転高負荷領域に移行した場合などは、コントローラ２２からの制御信号によって電動モータ２０がさらに他方向に回転し、制御軸１７は、制御カム１８をさらに反時計方向へ回転させて、図３Ａ、Ｂに示すように軸心を下方向へ回動させる。このため、ロッカアーム１１は、全体がさらに駆動軸６方向寄りに移動して他端部１１ｂが揺動カム９のカムノーズ部を、リンクロッド１３を介して下方へ押圧して該揺動カム９全体を所定量だけさらに時計方向へ回動させる。
【００５３】
よって、駆動カム７が回転してリンクアーム１２を介してロッカアーム１１の一端部１１ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド１３を介して揺動カム９及びバルブリフター８に伝達されるが、そのバルブリフト量は図４に示すようにＬ２からＬ３に連続的に大きくなる。その結果、高回転域での吸気充填効率を高め、もって出力を向上させることができる。
【００５４】
すなわち、吸気弁４，４のリフト量は、機関の運転状態に応じて小リフトのＬ１から大リフトＬ３まで連続的に変化するようになっており、したがって、各吸気弁４，４の作動角も小リフトＤ１から大リフトのＤ３まで連続的に変化する。
【００５５】
また、機関の停止時には、前述したように、ボールナット２４がコイルスプリング３０のばね力によって小作動角Ｄ１及び小リフトＬ１域に安定に保持される。これによって、動弁フリクションが低減し、良好な始動性が得られる。
【００５６】
前記吸気ＶＴＣ２は、いわゆるベーンタイプのものであって、図５及び図６に示すように、機関のクランクシャフトによって回転駆動されて、この回転駆動力を前記駆動軸６に伝達するタイミングスプロケット３３と、前記駆動軸６の端部に固定されてタイミングスプロケット３３内に回転自在に収容されたベーン部材３２と、該ベーン部材３２を油圧によって正逆回転させる油圧回路とを備えている。
【００５７】
前記タイミングスプロケット３３は、前記ベーン部材３２を回転自在に収容したハウジング３４と、該ハウジング３４の前端開口を閉塞する円板状のフロントカバー３５と、ハウジング３４の後端開口を閉塞するほぼ円板状のリアカバー３６とから構成され、これらハウジング３４及びフロントカバー３５，リアカバー３６は、４本の小径ボルト３７によって駆動軸６の軸方向から一体的に共締め固定されている。
【００５８】
前記ハウジング３４は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面の周方向の約９０°位置に４つの隔壁であるシュー３４ａが内方に向かって突設されている。
【００５９】
この各シュー３４ａは、横断面ほぼ台形状を呈し、ほぼ中央位置に前記各ボルト３７の軸部が挿通する４つのボルト挿通孔３４ｂが軸方向へ貫通形成されていると共に、各内端面に軸方向に沿って切欠形成された保持溝内に、コ字形のシール部材３８と該シール部材３８を内方へ押圧する図外の板ばねが嵌合保持されている。
【００６０】
前記フロントカバー３５は、円盤プレート状に形成されて、中央に比較的大径な支持孔３５ａが穿設されていると共に、外周部に前記各シュー３４ａの各ボルト挿通孔３４ｂに対応する位置に図外の４つのボルト孔が穿設されている。
【００６１】
前記リアカバー３６は、後端側に前記タイミングチェーンが噛合する歯車部３６ａが一体に設けられていると共に、ほぼ中央に大径な軸受孔３６ｂが軸方向に貫通形成されている。
【００６２】
前記ベーン部材３２は、中央にボルト挿通孔を有する円環状のベーンロータ３２ａと、該ベーンロータ３２ａの外周面の周方向のほぼ９０°位置に一体に設けられた４つのベーン３２ｂとを備えている。
【００６３】
前記ベーンロータ３２ａは、前端側の小径筒部が前記フロントカバー３５の支持孔３５ａに回転自在に支持されている一方、後端側の小径な円筒部が前記リアカバー３６の軸受孔３６ｂに回転自在に支持されている。
【００６４】
また、ベーン部材３２は、前記ベーンロータ３２ａのボルト挿通孔に軸方向から挿通した固定ボルト３９によって駆動軸６の前端部に軸方向から固定されている。
【００６５】
前記各ベーン３２ｂは、その内の３つが比較的細長い長方体形状に形成され、他の１つが幅長さが大きな台形状に形成されて、前記３つのベーン３２ｂはそれぞれの幅長さがほぼ同一に設定されているのに対して１つのベーン３２ｂはその幅長さが前記３つのものよりも大きく設定されて、ベーン部材３２全体の重量バランスが取られている。
【００６６】
また、各ベーン３２ｂは、各シュー３４ａ間に配置されていると共に、各外面の軸方向に形成された細長い保持溝内に前記ハウジング３４の内周面に摺接するコ字形のシール部材４０及び該シール部材４０をハウジング３４の内周面方向に押圧する板ばねが夫々嵌着保持されている。また、各ベーン３２ｂの前記駆動軸６の回転方向と反対側のそれぞれの一側面には、ほぼ円形状の２つの凹溝３２ｃがそれぞれ形成されている。
【００６７】
また、この各ベーン３２ｂの両側と各シュー３４ａの両側面との間に、それぞれ４つの進角側油圧室４１と遅角側油圧室４２がそれぞれ隔成されている。
【００６８】
前記油圧回路は、図５に示すように、前記各進角側油圧室４１に対して作動油の油圧を給排する第１油圧通路４３と、前記各遅角側油圧室４２に対して作動油の油圧を給排する第２油圧通路４４との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路４３，４４には、供給通路４５とドレン通路４６とが夫々通路切り換え用の電磁切換弁４７を介して接続されている。前記供給通路４５には、オイルパン４８内の油を圧送する一方向のオイルポンプ４９が設けられている一方、ドレン通路４６の下流端がオイルパン４８に連通している。
【００６９】
前記第１、第２油圧通路４３，４４は、円柱状の通路構成部３９の内部に形成され、この通路構成部３９は、一端部が前記ベーンロータ３２ａの小径筒部から内部の支持穴３２ｄ内に挿通配置されている一方、他端部が前記電磁切換弁４７に接続されている。
【００７０】
また、前記通路構成部３９の一端部の外周面と支持穴１４ｄの内周面との間には、各油圧通路４３，４４の一端側間を隔成シールする３つの環状シール部材２７が嵌着固定されている。
【００７１】
前記第１油圧通路４３は、前記支持穴３２ｄの駆動軸６側の端部に形成された油室４３ａと、ベーンロータ３２ａの内部にほぼ放射状に形成されて油室４３ａと各進角側油圧室４１とを連通する４本の分岐路４３ｂとを備えている。
【００７２】
一方、第２油圧通路４４は、通路構成部３９の一端部内で止められ、該一端部の外周面に形成された環状室４４ａと、ベーンロータ３２の内部にほぼＬ字形状に折曲形成されて、前記環状室４４ａと各遅角側油圧室４２と連通する第２油路４４ｂとを備えている。
【００７３】
前記電磁切換弁４７は、４ポート３位置型であって、内部の弁体が各油圧通路４３、４４と供給通路４５及びドレン通路４６とを相対的に切り替え制御するようになっていると共に、前記コントローラ２２からの制御信号によって切り替え作動されるようになっている。
【００７４】
このコントローラ２２は、吸気ＶＥＬ１と共通のものであって、機関運転状態を検出すると共に、クランク角センサ２７及び駆動軸角度センサ２８からの信号によってタイミングスプロケット３３と駆動軸６との相対回転位置を検出している。
【００７５】
また、前記ベーン部材３２とハウジング３４との間には、このハウジング３４に対してベーン部材３２の回転を拘束及び拘束を解除する固定手段であるロック機構が設けられている。このロック機構は、前記幅長さの大きな１つのベーン３２ｂとリアカバー３６との間に設けられ、前記ベーン３２ｂの内部の駆動軸６の軸方向に沿って形成された摺動用穴５０と、該摺動用穴５０の内部に摺動自在に設けられた有蓋円筒状のロックピン５１と、前記リアカバー３６に有する固定孔内に固定された横断面カップ状の係合穴構成部５２に設けられて、前記ロックピン５１のテーパ状先端部５１ａが係脱する係合穴５２ａと、前記摺動用穴５０の底面側に固定されたスプリングリテーナ５３に保持されて、ロックピン５１を係合穴５２ａ方向へ付勢するばね部材５４とから構成されている。
【００７６】
また、前記係合穴５２ａには、図外の油孔を介して前記遅角側油圧室４２内の油圧あるいはオイルポンプ４９の油圧が直接供給されるようになっている。
【００７７】
そして、前記ロックピン５１は、前記ベーン部材３２が最遅角側に回転した位置で、先端部５１ａが前記ばね部材５４のばね力によって係合穴５２ａに係合してタイミングスプロケット３１と駆動軸６との相対回転をロックする。また、前記遅角側油圧室４２から係合穴５２ａ内に供給された油圧あるいはオイルポンプ４９の油圧によって、ロックピン５１が後退移動して係合穴５２ａとの係合が解除されるようになっている。
【００７８】
また、前記各ベーン３２ｂの一側面と該一側面に対向する各シュー３４ａの対向面との間には、ベーン部材３２を遅角側へ回転付勢する第１付勢手段であるコイルスプリング状の一対のばね部材５５、５６が配置されている。
【００７９】
このばね部材５５、５６は、図６、図７では、両者が重なるように見えるが、実際にはそれぞれ独立して形成されて互いに並列に配置されていると共に、それぞれの軸方向の長さ（コイル長）は、前記ベーン３２ｂの一側面とシュー３４ａの対向面との間の長さよりも大きく設定されて、両者とも同一の長さに設定されている。
【００８０】
各ばね部材５５，５６は、最大圧縮変形時にも互いが接触しない軸間距離をもって並設されていると共に、各一端部が各シュー３４ａの凹溝３２ｃに嵌合する図外の薄板状のリテーナを介して連結されている。
【００８１】
以下、吸気ＶＴＣ２の基本的な動作を説明すると、まず、機関停止時には、コントローラ２２から電磁切換弁４７に対する制御電流の出力が停止されて、弁体がコイルスプリングによって機械的に図５に示すデフォルト位置になり、供給通路４５と遅角側の第２油圧通路４４とが連通されると共に、ドレン通路４６と第１油圧通路４３が連通される。また、機関が停止されると、オイルポンプ４９の油圧が作用せず供給油圧も０になる。
【００８２】
したがって、ベーン部材３２は、図６に示すように、前記各ばね部材５５，５６のばね力によって最遅角側に回転付勢されて１つの幅広ベーン３２ｂの一端面が対向する１つのシュー３４ａの一側面に当接する。と同時に前記ロック機構のロックピン５１の先端部５１ａが係合穴５２ａ内に係入して、ベーン部材３２をかかる最遅角位置に安定に保持する。すなわち、最遅角位置に吸気ＶＴＣ２が機械的に安定するデフォルト位置になっている。
【００８３】
次に、機関始動時、つまりイグニッションスイッチをオン操作して、スタータモータを回転駆動させてクランクシャフトをクランキング回転させると、電磁切換弁４７にコントローラ２２から制御信号が出力されるようになる。しかしながら、この始動直後の時点では、まだオイルポンプ４９の吐出油圧が十分に上昇していないことから、ベーン部材３２は、ロック機構と各ばね部材５５，５６のばね力とによって最遅角側に保持されている。
【００８４】
このとき、コントローラ２２から出力された制御信号によって電磁切換弁４７が供給通路４５と第２油圧通路４４を連通させると共に、ドレン通路４６と第１油圧通路４３とを連通させている。そして、オイルポンプ４９から圧送された油圧の油圧上昇とともに第２油圧通路４４を通って遅角側油圧室４２に供給される一方、進角側油圧室４１には、機関停止時と同じく油圧が供給されずにドレン通路４６から油圧がオイルパン４８内に開放されて低圧状態を維持している。
【００８５】
ここで、油圧が上昇した後は、電磁切換弁４７による自在のベーン位置制御ができるようになる。すなわち、遅角側油圧室４２の油圧の上昇に伴ってロック機構の係合穴５２ａ内の油圧も高まってロックピン５１が後退移動し、先端部５１ａが係合穴５２ａから抜け出してハウジング３４とベーン部材３２との相対回転を許容するため、自在のベーン位置制御が可能になる。
【００８６】
例えば、暖機完了後のアイドリング状態では、電磁切換弁４７が供給通路４５と第２油圧通路４４を連通させると共に、ドレン通路４６と第１油圧通路４３を連通させる。したがって、ベーン部材３２は、遅角側油圧室４２内の高圧化に伴い各ばね部材５５，５６のばね力とともに、図６の位置を維持して駆動軸６がタイミングスプロケット３３に対して遅角側に相対回転する。
【００８７】
その後、例えば所定の低回転中負荷域に移行すると、コントローラ３９からの制御信号によって電磁切換弁４７が作動して、供給通路４５と第１油圧通路４３を連通させる一方、ドレン通路４６と第２油圧通路４４を連通させる。
【００８８】
したがって、今度は遅角側油圧室４２内の油圧が第２油圧通路４４を通ってドレン通路４６からオイルパン４８内に戻され、該遅角側油圧室４２内が低圧になる一方、進角側油圧室４１内に油圧が供給されて高圧となる。
【００８９】
したがって、ベーン部材３２は、かかる進角側油圧室４１内の高圧化によって各ばね部材５５，５６のばね力に抗して図中時計方向へ回転して図７に示す位置に相対回転して、タイミングスプロケット３３に対する駆動軸６の相対回転位相を進角側に変換する。また、電磁切換弁４７のポジションを中立ポジションにすることで、任意の相対回転位相に保持できる。
【００９０】
さらに、機関の低回転域から通常の中回転域、さらに高回転域に移行すると、電磁切換弁４７を前述の暖機完了後のアイドリング運転状態と同様の制御を行うことで、ベーン部材３２は、進角側油圧室４１に供給された油圧が低下して、逆に遅角側油圧室４２の油圧が上昇し、各ばね部材５５，５６のばね力との合成力によって、タイミングスプロケット３３と駆動軸６の相対回転位相を遅角側に変換する（図６参照）。
【００９１】
そして、定常走行時である低負荷時などのアクセル開度が小さい状態では、吸気弁４，４の開閉タイミングは、吸気ＶＥＬ１によって小作動角Ｄ１、小リフトＬ１に制御され、また、吸気ＶＴＣ２によってベーン部材３２を進角側に相対回転させ、これによって開閉時期が図８に示すように進角側に制御される。
【００９２】
このため、吸気弁４，４の閉時期（ＩＶＣ）は、ピストンの下死点より十分に早められことから、ポンピングロスが低減する一方、吸気弁開時期（ＩＶＯ）が進角制御によって排気弁との適度なバルブオーバーラップにより、残留ガスが増加して吸入混合気の気化が促進されて燃焼性が良好になり、さらにポンピングロスが低減して燃費が向上する。
【００９３】
ここで、スロットルバルブの開度は、比較的大きくなっており、吸入空気量は、前述のように吸気弁４，４の閉タイミング及び開タイミングによって低減されているため、吸気管内圧は大気圧程度まで大きくなっていることから、有効ポンピングロスを低減することができる。
【００９４】
また、吸気ＶＥＬ１によって小作動角、小リフトに制御されていることから、動弁機構のフリクションが低減されているため、燃費を一層向上させることができる。したがって、燃費の良好な定常走行を実現できる。
【００９５】
次に、車両の加速時などにおいて、運転者がアクセルペダルを踏み込んで大アクセル開度になると、図９に示すように、吸気ＶＥＬ１によって作動角Ｄ２（リフト量Ｌ２）に拡大すると共に、吸気ＶＴＣ２によってピークリフト位相がθだけ遅角制御される。この結果、吸気弁４，４の閉時期（ＩＶＣ）が下死点付近になって、低中回転高負荷における吸気充填効率が向上すると共に、排気弁とのバルブオーバーラップが減少して残留ガスも減少し、さらに耐ノッキング性も高められて高い出力トルクを得ることができる。これによって、良好な加速性能が発揮されることになる。
【００９６】
しかし、前記吸気ＶＴＣ２の遅角制御応答性が低下すると、前記高出力トルクが発生するまでのタイムラグが発生することから、初期の加速レスポンスが悪化するという問題が発生し易い。
【００９７】
すなわち、図９の斜線で示す吸気弁開閉時期は、吸気ＶＴＣ２が遅角制御しないで位相がαのまま吸気ＶＥＬ１のみが作動して中間作動角Ｄ２に拡大した場合を想定したもので、この場合には、吸気弁４，４の開時期（ＩＶＯ）が過度に早くなるので、上死点付近でのバルブリフトが増加して吸気弁４，４がピストンの冠面に干渉してしまうおそれがある。つまり、吸気ＶＥＬ１は電動であることから、作動応答性が良好であるから、油圧式の吸気ＶＴＣ２による実位相を無視して切り換え制御すると、ピストンとの干渉が発生してしまうので、この制約から加速レスポンスが低下するおそれがある。
【００９８】
図１０はバルブタイミング切り換え時の出力トルク応答性を示し、アクセル開度を小から大に変換した場合に、吸気ＶＴＣ２の遅角側への作動応答性が悪い従来例についてまず考察する。
【００９９】
吸気ＶＴＣ２による遅角側への制御応答性が低下しており、θ分だけ遅角側へ制御するのにＴ１という長い時間を要してしまう。ここで、吸気ＶＥＬ１による作動角をＤ１からＤ２までの応答能力に任せて直ちに拡大制御してしまうと、Ｔ２という短い時間によって切り換えが完了するので、吸気弁４，４とピストンとの干渉が発生してしまう。そこで、吸気ＶＥＬ１の切り換えに、ディレイをもたせて吸気ＶＴＣ２による制御がある程度遅角してから応答時間Ｔ２で切り換えを行ったり、あるいは吸気ＶＥＬ１の切り換え速度を低下させたりする必要がある。いずれにしても、機関の出力トルクの立ち上がりは図１０の下段に示すように遅れた状態になる。
【０１００】
これに対して、本実施例では、前記ばね部材５５，５６のばね力によって、前記問題点を大幅に改善することが可能になる。すなわち、前記ばね部材５５，５６のばね力がベーン部材３２を遅角側へ回転付勢するようになっていることから、図１０に示すように、吸気ＶＴＣ２による遅角制御の応答時間がＴ１からＴ１’に短縮され、これによって吸気弁４，４とピストンとの干渉を回避しつつ吸気ＶＥＬ１の作動切り換えを早期に開始したり、速くすることが可能になる。
【０１０１】
また、前記吸気ＶＥＬ１には、コイルスプリング３０が設けられて制御軸１７を小作動角方向に付勢するようになっていることから、大作動角へ過度に応答性が速くなるのを抑制することが可能になる。つまり、応答時間がＴ２より遅いＴ２’に抑制することができる。この結果、出力トルクの立ち上がり応答時間が、図１０の下段に示すように、バルブ干渉を回避しつつ短縮されて、加速レスポンスが向上する。
【０１０２】
ここで、前記吸気ＶＥＬ１の作動時間Ｔ２’と吸気ＶＴＣ２の作動時間Ｔ１’がほぼ一致するように設定すれば、吸気ＶＥＬ１と吸気ＶＴＣ２の応答バランスが良好になり、どちらかの応答性を抑制しながら切り換える必要がなくなり、システムとしての加速レスポンスを高めることができる。
【０１０３】
したがって、この実施例によれば、定常走行時では良好な燃費を実現しつつ加速時にはバルブ干渉を回避しつつ加速レスポンスを高めることができる。
【０１０４】
図１１は本実施例のように前記ばね部材５５，５６やコイルスプリング３０を用いた場合と、用いない場合における吸気ＶＥＬ１と吸気ＶＴＣ２の応答時間を比較して示している。
【０１０５】
まず、吸気ＶＴＣの進角応答性について考察すると、本実施例では前記ばね部材５５，５６のばね力によって逆に悪化してしまうが、これは、大アクセル開度から小アクセル開度への切り換え時にむしろ有効に働く。
【０１０６】
すなわち、アクセル開度を緩めて、図９のバルブタイミングから図８に切り換わる場合、つまり吸気ＶＴＣが進角側に変化する過渡状態である。ここで、吸気ＶＥＬ１の小作動角への切り換えが、例えば機構の渋りなどによって遅れ、その結果、相対的に吸気ＶＴＣ２の進角側への応答性が速くなってしまった場合を想定すると、作動角が大きいまま進角してしまい、バルブ干渉のおそれがある。
【０１０７】
しかし、前記ばね部材５５，５６のばね力によって吸気ＶＴＣの進角側への応答性が、図１１に示すように遅くなっているので、バルブ干渉がしにくい方向になり、むしろ有利になる。また、コイルスプリング３０のばね力によって吸気ＶＥＬ１の小作動角側への切り換え応答性が向上しているため、機構に渋りがあっても作動応答性を確保することができ、この面からもバルブ干渉が発生しにくい。
【０１０８】
したがって、大アクセル開度から小アクセル開度へ移行した場合でも、各ばね部材５５，５６やコイルスプリング３０のそれぞれのばね力によってバルブ干渉を回避できる安全な切り換えを実現できる。
【０１０９】
また、本実施例では、機関停止寸前などで、オイルポンプの油圧が低い状態では、吸気ＶＴＣ２のベーン部材３２は、動弁フリクションに加え、ばね部材５５，５６のばね力によっても最遅角側に移動すると共に、この最遅角側でロックピン５１が係合穴５２ａに確実に係合する状態となる。この結果、再始動時に油圧が高くなるまで、ベーン部材３２のばたつきを防止することが可能になる。この効果は、前記ばね部材５５，５６のばね力によってより確実なものになる。
〔第２実施例〕
図１２〜図１４は第２実施例を示し、これは第１実施例の前記各構成を前提として、さらに図外の排気弁の開閉時期を制御する第３可変機構である排気ＶＴＣ３を設けたものである。
【０１１０】
この排気ＶＴＣ３は、基本構成が前記吸気ＶＴＣ２と同様にベーンタイプのものであるから、図１３，図１４に基づいて簡単に説明すると、排気カムシャフト５９の端部に配置されてクランクシャフトから回転駆動力が伝達されるタイミングスプロケット６０と、該タイミングスプロケット６０の内部に回転自在に収容されたベーン部材６１と、該ベーン部材６１を油圧によって正逆回転させる油圧回路とを備えている。
【０１１１】
前記タイミングスプロケット６０は、前記ベーン部材６１を回転自在に収容したハウジング６２と、図外のフロントカバー及びリアカバーなどから構成され、これらが４本の小径ボルト６３によって軸方向から一体的に共締め固定されている。前記ハウジング６２は、内周面の周方向の約９０°位置に４つのシュー６２ａが内方に向かって突設されている。なお、リアカバーの外周には、タイミングチェーンが巻回される歯車６０ａが設けられていることは吸気ＶＴＣ２と同様である。
【０１１２】
前記ベーン部材６１は、中央にボルト挿通孔を有する円環状のベーンロータ６１ａと、該ベーンロータ６１ａの外周面の周方向のほぼ９０°位置に一体に設けられた４つのベーン６１ｂとを備えている。
【０１１３】
また、ベーン部材６１は、前記ベーンロータ６１ａのボルト挿通孔に軸方向から挿通した固定ボルト６４によって排気カムシャフト５９の前端部に軸方向から固定されている。また、前記各ベーン６１ｂの両側と各シュー６２ａの両側面との間に、それぞれ４つの進角室６５と遅角室６６がそれぞれ隔成されている。
【０１１４】
前記油圧回路は、基本的に吸気ＶＴＣ２のものと同様であるが、前述の３ポジションが左右で逆となっている。前記各進角室６５に油圧を給排する第１油圧通路と、前記各遅角室６６に油圧を給排する第２油圧通路との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路には、供給通路とドレン通路とが夫々通路切り換え用の電磁切換弁を介して接続されている。
【０１１５】
前記電磁切換弁は、内部の弁体が各油圧通路と供給通路及びドレン通路とを相対的に切り替え制御するようになっていると共に、前記同じコントローラ２２からの制御信号によって切り替え作動されるようになっている。
【０１１６】
この排気ＶＴＣ３側の電磁切換弁は、制御電流が作用していない場合に、供給通路が進角側油圧室６５につながる第１油圧通路と連通し、ドレン通路が遅角側油圧室６６につながる第２油圧通路に連通するようになっている。また、電磁切換弁内のコイルスプリングによって機械的にかかるポジションになるようになっている。
【０１１７】
また、幅広のベーン６１ｂとリアカバーとの間には、ロックピン６７や係合穴などから構成されて、ベーン部材６１をハウジング６２にロックするロック機構が設けられている。なお、このロック機構は、機関の停止時などでベーン部材６１が最進角側に位置した場合（図１３に示す位置）に、スプリングのばね力でロックピン６７が係合穴に係合してベーン部材６１の自由な回転を規制して安定保持するようになっている。
【０１１８】
さらに、前記各ベーン６１ｂの一側面と該一側面に対向する各シュー６２ａの対向面との間には、ベーン部材６１を進角側へ回転付勢する付勢手段である２つのコイルスプリング状の第２ばね部材６８，６９がそれぞれ配置されている。この両ばね部材６８，６９は、例えば機関始動前や始動直後などにおいてオイルポンプからの供給油圧が０あるいは所定以下の低い場合にベーン部材６１を図１３に示す時計方向に付勢して排気側カムシャフトを最進角方向へ回転させるようになっている。
【０１１９】
以下、本実施の形態における装置の作用を説明する。機関の始動前、つまり機関停止後には、排気ＶＴＣ３のベーン部材６１は、各ばね部材６８，６９のばね力及びロック機構によって図１３に示す回転位置に機械的に安定に保持されるように構成され、したがって、各排気弁は、その開閉時期が最進角側に安定保持されている。
【０１２０】
一方、吸気ＶＴＣ２のベーン部材３２は、前述のように各ばね部材５５，５６のばね力及びロック機構によって図６に示す回転位置に機械的に安定に保持されように構成され、したがって、各吸気弁４，４は、その開閉時期が最遅角側に機械的に安定保持されている。さらに、各吸気弁４，４は、吸気ＶＥＬ１のコイルスプリング３０のばね力によってその作動角が小作動角Ｄ１（リフトＬ１）の位置に機械的に安定保持されている。
【０１２１】
したがって、この時点では、吸気弁４，４と排気弁とのバルブオーバーラップが小さくなっていると共に、吸気弁４，４の閉時期（ＩＶＣ）がピストンの下死点よりも手前の離れた位置に保持されている。また、各排気弁の開時期（ＥＶＯ）は下死点より手前になっている。
【０１２２】
この状態で、機関を始動させると、この時点では油圧が低いことから吸気弁４，４は、その開閉時期が前述のように、ばね部材５５，５６のばね力とロック機構とによって最遅角側に保持された状態を維持し、排気弁も第２ばね部材６８，６９のばね力とロック機構とによって最進角側に保持されている。
【０１２３】
その後、小アクセル開度の低負荷域になり、前記各油圧回路の油圧も高くなると、各ロック機構のロックが解除されて各ベーン部材３２の自由な相対回転が許容されて、吸気側では、ベーン部材３２が進角側に回転制御されると共に、小作動角Ｄ１（小リフトＬ１）に制御されて、吸気弁４，４の開閉時期が図１５に示すように進角側に制御される一方、排気側では、ベーン部材６１が図１４に示すように、遅角側に回転制御されて、排気弁の開閉時期が図１５に示すように遅角側に制御される。
【０１２４】
これによって、排気弁の閉時期（ＥＶＣ）を遅らせることができることから、バルブオーバーラップを得るために、図１５に示すように吸気ＶＴＣ２によって吸気弁４，４の開時期を図８に比べて遅らせることが可能になる。このため、燃費の良い図８に示す吸気弁４，４の閉時期（ＩＶＣ）とする場合に、吸気ＶＥＬ１の作動角をＤ１より小さくすることができる。そのため、動弁のフリクションが低減して燃費がさらに向上する。
【０１２５】
また、排気弁の開時期（ＥＶＯ）が遅角制御されることから、十分な膨張仕事をした段階で排気弁を開くため、燃焼効率が良好になり、この点からも燃費が向上する。
【０１２６】
さらに、前述のように、吸気ＶＴＣ２によって吸気弁開閉時期をδだけ遅角側にシフトさせることができるので、吸気ＶＴＣ２の作動応答性が悪い場合に、吸気ＶＥＬ１の作動角が拡大制御された際に懸念されるバルブ干渉が発生しにくくなる。
【０１２７】
次に、車両の加速時などで大アクセル開度に移行した場合は、吸気弁４，４を中作動角Ｄ２に切り換えると共に、吸気弁４，４側の開閉時期は前述と同じである（図９、図１６参照）が、吸気ＶＴＣ２の変換角はθ’＜θとなる（図９、図１６参照）ので変換応答時間が短くなると共に、吸気ＶＴＣ２の前記ばね部材５５，５６のばね力によって、さらに遅角側の作動応答性が向上する。
【０１２８】
一方、排気弁側は、図１６に示すように、排気ＶＴＣ３の進角側油圧室６５内への高油圧と第２ばね部材６８，６９のばね力との合成力によって進角側に戻される。これによって、排気弁の開時期（ＥＶＯ）を早めて、機関の負荷が大きくなると増加する排気ガスを気筒内から押し出す際の押し出し損失を低減して、大アクセル開度での出力トルクを高めることが可能になる。
【０１２９】
なお、このように排気ＶＴＣ３の切り換えを行うが、変換角φが吸気弁の変換角θ’より小さく、φ＜θ’の関係であるから作動応答性の問題はない。
【０１３０】
本発明は前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば吸気ＶＥＬ１による作動角可変制御を連続ではなく、多段式に切り換える構成としてもよい。また、アクチュエータとして電動式ではなく油圧式とすることも可能である。
【０１３１】
また、排気ＶＴＣ３のアクチュエータを油圧式ではなく、例えば特開２００２−２２７６１５号公報に記載されているような電動式とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の第１実施例の可変動弁装置を示す要部斜視図である。
【図２】Ａ及びＢは吸気ＶＥＬによる小リフト制御時の作動説明図である。
【図３】Ａ及びＢは同吸気ＶＥＬによる最大リフト制御時の作動説明図である。
【図４】本実施例における吸気弁のバルブリフト量と作動角及びバルブタイミング特性図である。
【図５】本実施例に供される吸気ＶＴＣの縦断面図である。
【図６】同吸気ＶＴＣによる最大遅角制御状態を示す図５のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】同吸気ＶＴＣによる最大進角制御状態を示す図５のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】本実施例の小アクセル開度時における吸気弁と排気弁の開閉時期制御を示す概念図である
【図９】本実施例の大アクセル開度時における吸気弁と排気弁の開閉時期制御を示す概念図である。
【図１０】本実施例と従来例とを比較した機関の出力トルク効果説明図である。
【図１１】本実施例における付勢手段を設けた場合と、付勢手段を設けない場合における変換応答性時間を比較して示す概念図である。
【図１２】第２実施例の可変動弁装置を示す要部斜視図である。
【図１３】排気ＶＴＣのフロントカバーを外した最進角制御状態を示す正面図である。
【図１４】同排気ＶＴＣのフロントカバーを外した最遅角制御状態を示す正面図である。
【図１５】第２実施例における小アクセル開度時における吸気弁と排気弁の開閉時期を示す概念図である。
【図１６】第２実施例における大アクセル開度時における吸気弁と排気弁の開閉時期を示す概念図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１…吸気ＶＥＬ（第１可変機構）
２…吸気ＶＴＣ（第２可変機構）
３…排気ＶＴＣ（第３可変機構）
４…吸気弁
６…駆動軸（従動軸）
２０…電動モータ
２２…コントローラ
３０…コイルスプリング（第２付勢手段）
３２…ベーン部材
３３…タイミングスプロケット（駆動回転体）
４１…進角側油圧室
４２…遅角側油圧室
５５，５６…ばね部材（第１付勢手段）
５９…排気カムシャフト
６８，６９…第２ばね部材
【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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