(57)【要約】【課題】吸気バルブの最大バルブリフト量を変更可能とする可変動弁機構を備えた内燃機関であって、燃費等の面でも安全性の面でも優れた内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関は、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの最大バルブリフト量を変更可能とする可変動弁機構３０を備える。また、内燃機関には、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃ以外に、可変動弁機構３０に異常や故障が発生したときにだけ使用される吸気バルブ１１Ｂが設けられており、さらに、可変動弁機構３０に異常や故障が発生したときには、吸気バルブ１１Ｂを駆動する一方、可変動弁機構３０に異常や故障が発生していないときには、吸気バルブ１１Ｂの駆動を休止する弁休止機構５０が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブの最大バルブリフト量を変更可能とする可変動弁機構を備えた内燃機関であって、
前記可変動弁機構により最大バルブリフト量を変更可能な第１の吸気バルブ以外に、前記可変動弁機構に異常・故障が発生したときにだけ使用される第２の吸気バルブが設けられており、
前記可変動弁機構に異常・故障が発生したときには、前記第２の吸気バルブを駆動する一方、前記可変動弁機構に異常・故障が発生していないときには、前記第２の吸気バルブの駆動を休止する弁休止機構が設けられていることを特徴とする可変動弁機構を備えた内燃機関。
【請求項２】
前記第１の吸気バルブに設けられる可変動弁機構は、軸方向へ移動可能に設けられたコントロールシャフトと、前記コントロールシャフトを移動するアクチュエータと、前記コントロールシャフト上に配設されるアームアッセンブリとを備え、
前記アームアッセンブリには、前記コントロールシャフトと連動して移動可能なスライダと、前記スライダの外周面に形成されたヘリカルスプラインと係合し、吸気側カムシャフトからのトルクを受ける入力アームと、前記スライダの外周面に、入力アームと係合するヘリカルスプラインとは異なる方向に形成されたヘリカルスプラインと係合し、前記第１の吸気バルブをリフトさせる出力アームとが設けられており、
前記アクチュエータの駆動によりコントロールシャフトに連動してスライダが軸方向に移動されると、前記入力アームと出力アームとの相対位相差が変更されて、前記第１の吸気バルブの最大バルブリフト量が変更されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構を備えた内燃機関。
【請求項３】
前記第１の吸気バルブを駆動する吸気側カムシャフトと、前記第２の吸気バルブを駆動する吸気側カムシャフトとが共通して設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可変動弁機構を備えた内燃機関。
【請求項４】
前記第１の吸気バルブを駆動する吸気側カムシャフトと、前記第２の吸気バルブを駆動する吸気側カムシャフトとがそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可変動弁機構を備えた内燃機関。
【請求項５】
前記弁休止機構は、前記吸気側カムシャフトと、第２の吸気バルブの上端部との間に設けられるロック機構であって、
ロック時には、前記吸気側カムシャフトのトルクを前記第２の吸気バルブに伝えて第２の吸気バルブの駆動を可能とする一方、ロック解除時には、前記吸気側カムシャフトのトルクを前記第２の吸気バルブに伝えず第２の吸気バルブの駆動を不可能とするように構成されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の可変動弁機構を備えた内燃機関。
【請求項６】
前記弁休止機構は、内燃機関のクランクシャフトの回転を伝えるタイミングチェーンまたはタイミングベルトが掛けられるスプロケットまたはプーリと、前記第２の吸気バルブの吸気側カムシャフトの端部との間に設けられるクラッチ機構であって、
クラッチ接続時には、内燃機関のクランクシャフトの回転を前記第２の吸気バルブの吸気側カムシャフトに伝えて第２の吸気バルブの駆動を可能とする一方、クラッチ切断時には、内燃機関のクランクシャフトの回転を前記第２の吸気バルブの吸気側カムシャフトに伝えず第２の吸気バルブの駆動を不可能とするように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の可変動弁機構を備えた内燃機関。
【請求項７】
前記第２の吸気バルブの吸気側カムシャフトが、内燃機関とは別の駆動源により駆動されることを特徴とする請求項４に記載の可変動弁機構を備えた内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気バルブの最大バルブリフト量を変更可能とする可変動弁機構を備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジンともいう）の可変動弁機構として、吸気バルブの最大バルブリフト量や作用角のようなバルブ特性をエンジンの運転状態に応じて変更可能とする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような可変動弁機構では、アクチュエータ等の駆動によって吸気バルブの最大バルブリフト量および作用角が、例えば、図１３に示すように変更される。図１３では、低リフト時の場合から高リフト時の場合までの複数のリフト曲線を示している。吸気バルブの最大バルブリフト量は、最小であるＬｍｉｎ’から最大であるＬｍａｘ’までの間で無段階に変更可能となっている。ここで、吸気バルブの最大バルブリフト量は、吸気バルブが開弁時において可動範囲の最も下方まで移動（リフト）したときの吸気バルブの移動量である。また、吸気バルブの作用角は、図１３に示すように、吸気バルブの開弁時期ＩＶＯ’から閉弁時期ＩＶＣ’までの角度範囲（開弁期間：図１３ではクランク角で表現している）に関わる吸気側カムシャフトの回転角度のことである。
【０００３】
このような可変動弁機構を備えたエンジンによれば、エンジンの低回転低負荷域では、吸気バルブの最大バルブリフト量や作用角を小さくして、吸気ポートを通じて各気筒に吸入される空気の量（吸入空気量）を制御する。この制御により、スロットルバルブの開度制御によって生ずるポンピングロスを小さくし、燃費の向上を図ることが可能になる。また、エンジンの高回転高負荷域では、吸気バルブの最大バルブリフト量や作用角を大きくして、吸気充填効率の向上により出力の増加を確保することが可能になる。
【特許文献１】特開２００１−２６３０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のような吸気バルブの最大バルブリフト量を変更可能とする可変動弁機構において、何らかの異常や故障が発生して、吸気バルブの最大バルブリフト量を変更できなくなる事態が発生する可能性がある。この場合、吸気バルブの最大バルブリフト量が最小の状態（例えば、図１３のＬｍｉｎ’の状態）あるいはそれに近い状態で変更できなくなる可能性もある。
【０００５】
このため、実情では、そのような事態も想定して、最大バルブリフト量の最小値が設定されている。つまり、吸気バルブの最大バルブリフト量が最小の状態あるいはそれに近い状態で変更できなくなったとしても、退避走行（リンプ走行）が可能な程度の吸入空気量が得られるような最大バルブリフト量を最小値として設定するようにしている。
【０００６】
したがって、燃費等の面からすれば、吸気バルブの最大バルブリフト量の最小値をできるだけ小さく設定することが好ましいが、吸気バルブの最大バルブリフト量の最小値を小さくしすぎると、退避走行が不可能になり、安全性の面で好ましくない。つまり、吸気バルブの最大バルブリフト量の最小値を、退避走行が可能な程度の大きさに設定せざるを得ないのが実情となっている。
【０００７】
本発明は、そのような実情を鑑みてなされたものであり、吸気バルブの最大バルブリフト量を変更可能とする可変動弁機構を備えた内燃機関であって、燃費等の面でも安全性の面でも優れた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】
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、吸気バルブの最大バルブリフト量を変更可能とする可変動弁機構を備えた内燃機関であって、前記可変動弁機構により最大バルブリフト量を変更可能な第１の吸気バルブ以外に、前記可変動弁機構に異常や故障が発生したときにだけ使用される第２の吸気バルブが設けられており、前記可変動弁機構に異常や故障が発生したときには、前記第２の吸気バルブを駆動する一方、前記可変動弁機構に異常・故障が発生していないときには、前記第２の吸気バルブの駆動を休止する弁休止機構が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、可変動弁機構において何らかの異常や故障が発生して、第１の吸気バルブの最大バルブリフト量が最小値の状態あるいはそれに近い状態で変更できなくなった場合にも、第２の吸気バルブを駆動する分だけ１気筒当たりの吸入空気量が増える。これにより、退避走行が可能な程度の吸入空気量を得られるようになり、退避走行が不可能になる事態を回避できる。
【００１０】
そして、そのような第２の吸気バルブを設けているので、第１の吸気バルブの最大バルブリフト量の最小値を従来に比べ小さく設定することができる。したがって、可変動弁機構において異常や故障が発生していない通常時には、第１の吸気バルブの最大バルブリフト量をその最小値にまで変更できるが、その最小値を小さく設定できる分、燃費等の面で貢献できる。以上より、燃費等の面でも安全性の面でも優れた内燃機関を提供することができる。
【００１１】
ここで、前記第１の吸気バルブの可変動弁機構の具体構成として、例えば、次の構成を採用することが可能である。すなわち、可変動弁機構は、軸方向へ移動可能に設けられたコントロールシャフトと、前記コントロールシャフトを移動するアクチュエータと、前記コントロールシャフト上に配設されるアームアッセンブリとを備え、前記アームアッセンブリには、前記コントロールシャフトと連動して移動可能なスライダと、前記スライダの外周面に形成されたヘリカルスプラインと係合し、吸気側カムシャフトからのトルクを受ける入力アームと、前記スライダの外周面に、入力アームと係合するヘリカルスプラインとは異なる方向に形成されたヘリカルスプラインと係合し、前記第１の吸気バルブをリフトさせる出力アームとが設けられており、前記アクチュエータの駆動によりコントロールシャフトに連動してスライダが軸方向に移動されると、前記入力アームと出力アームとの相対位相差が変更されて、前記第１の吸気バルブの最大バルブリフト量が変更されるように構成されている。
【００１２】
本発明において、第１の吸気バルブを駆動する吸気側カムシャフトと、第２の吸気バルブを駆動する吸気側カムシャフトとを共通して設ける構成としてもよいし、あるいは、第１の吸気バルブを駆動する吸気側カムシャフトと、第２の吸気バルブを駆動する吸気側カムシャフトとをそれぞれ設ける構成としてもよい。この場合、吸気側カムシャフトを共用する構成とすれば、構成の簡素化、省スペース化が図れ、搭載上有利になり、また、部品点数が少なくなり、コスト削減も図れる。
【００１３】
そして、吸気側カムシャフトを共用する構成における弁休止機構の具体構成として、次の構成を採用することが可能である。
【００１４】
前記弁休止機構として、前記吸気側カムシャフトと、第２の吸気バルブの上端部との間に設けられるロック機構を採用し、このロック機構を、ロック時には、前記吸気側カムシャフトのトルクを前記第２の吸気バルブに伝えて第２の吸気バルブの駆動を可能とする一方、ロック解除時には、前記吸気側カムシャフトのトルクを前記第２の吸気バルブに伝えず第２の吸気バルブの駆動を不可能とするように構成する。
【００１５】
一方、第２の吸気バルブに専用の吸気側カムシャフトを設ける構成における弁休止機構の具体構成として、上記の吸気側カムシャフトを共用する場合と同様の弁休止機構を採用することも可能であるし、あるいは、次の構成を採用することが可能である。
【００１６】
前記弁休止機構として、内燃機関のクランクシャフトの回転を伝えるタイミングチェーンまたはタイミングベルトが掛けられるスプロケットまたはプーリと、前記第２の吸気バルブの吸気側カムシャフトの端部との間に設けられるクラッチ機構を採用し、このクラッチ機構を、クラッチ接続時には、内燃機関のクランクシャフトの回転を前記第２の吸気バルブの吸気側カムシャフトに伝えて第２の吸気バルブの駆動を可能とする一方、クラッチ切断時には、内燃機関のクランクシャフトの回転を前記第２の吸気バルブの吸気側カムシャフトに伝えず第２の吸気バルブの駆動を不可能とするように構成する。
【００１７】
また、第２の吸気バルブに専用の吸気側カムシャフトを設ける場合、弁休止機構を設ける代わりに、その第２の吸気バルブに専用の吸気側カムシャフトを、内燃機関とは別の駆動源により駆動する構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、可変動弁機構において何らかの異常や故障が発生して、第１の吸気バルブの最大バルブリフト量が最小値の状態あるいはそれに近い状態で変更できなくなった場合にも、第２の吸気バルブを駆動する分だけ１気筒当たりの吸入空気量が増える。これにより、退避走行が可能な程度の吸入空気量を得られるようになり、退避走行が不可能になる事態を回避できる。
【００１９】
そして、そのような第２の吸気バルブを設けているので、第１の吸気バルブの最大バルブリフト量の最小値を従来に比べ小さく設定することができる。したがって、可変動弁機構において異常や故障が発生していない通常時には、第１の吸気バルブの最大バルブリフト量をその最小値にまで変更できるが、その最小値を小さく設定できる分、燃費等の面で貢献できる。以上より、燃費等の面でも安全性の面でも優れた内燃機関を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００２１】
以下では、自動車用直列型４気筒ガソリンエンジンに本発明を適用した第１，第２実施形態についてそれぞれ説明する。以下の実施形態では、図１、図１２に示すように、自動車に搭載されるエンジンとして４気筒ＤＯＨＣエンジンを例に挙げている。ただし、図１、図１２にはエンジンの１気筒の構成のみを示している。なお、エンジンは、ディーゼルエンジンであってもよく、エンジンの気筒数は４気筒以外であってもよい。また、エンジンの型式はＶ型であっても、水平対向型であってもよい。
【００２２】
［第１実施形態］
この第１実施形態は、可変動弁機構によりバルブ特性を変更可能な吸気バルブと、その可変動弁機構の異常・故障発生時にだけ使用される専用の吸気バルブとが、共通の吸気側カムシャフトにより駆動される場合である。
【００２３】
まず、この実施形態の特徴部分の説明に先立ち、その適用対象となるエンジンの概略構成について、図１、図２を用いて説明する。
【００２４】
図１、図２に例示するエンジンは、シリンダブロック１と、シリンダヘッド２とを備えている。シリンダブロック１に備えられる４つの気筒（シリンダ）１ａには、それぞれピストン４が往復動可能に収容されている。
【００２５】
シリンダブロック１の各気筒１ａのシリンダボアとシリンダヘッド２とピストン４とで燃焼室６が区画されている。燃焼室６には、吸入系および吸気ポート２ａから導入される空気と燃料噴射弁７から噴射される燃料とからなる所定度合いの混合気が供給され、この混合気が、シリンダヘッド２に設置される点火プラグ８の火花放電によって着火燃焼される。この燃焼により、ピストン４が下降されて、コネクティングロッド９を介してクランクシャフト１０が回転されてエンジンの駆動力（トルク）が得られるようになる。燃焼室６で燃焼された後の排気ガスは、排気ポート２ｂから排気系へ排出される。なお、燃料噴射弁７は、燃焼室６へ燃料を直接噴射するように、シリンダヘッド２に取り付けるような形態にしてもよい。
【００２６】
上記吸入系には、吸気ポート２ａに連通連結される吸気通路（符号略）の上流に設けられるエアクリーナ（図示略）、この吸気通路の途中に設けられるスロットルバルブ５を含む。シリンダヘッド２には、それぞれ、吸気ポート２ａを開閉する吸気バルブ１１と、排気ポート２ｂを開閉する排気バルブ１２とが配置されている。吸気バルブ１１および排気バルブ１２は、いずれもバルブスプリング２１（図９等）によって、吸気ポート２ａおよび排気ポート２ｂを閉塞する方向へ付勢されている。
【００２７】
この実施形態では、図２に示すように、吸気バルブ１１は、１気筒当たりそれぞれ３つ（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ）ずつ配置されている。一方、排気バルブ１２は、１気筒当たりそれぞれ２つずつ配置されている。したがって、シリンダヘッド２には、１気筒当たり、計５つの機関バルブが設けられ、また、１気筒当たり、吸気ポート２ａが３つずつ、排気ポート２ｂが２つずつ、計５ポートが形成される。
【００２８】
そして、この実施形態では、３つの吸気バルブ１１のうち、図２で両端に位置する２つの吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃは、可変動弁機構（リフト量可変機構）３０を介して開閉駆動されるのに対し、図２で中間に位置する残りの１つの吸気バルブ１１Ｂは、弁休止機構（弁停止機構）５０を介して開閉駆動される。吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃが、通常時に使用されるバルブ特性を変更可能な吸気バルブとなっているのに対し、吸気バルブ１１Ｂが、通常時ではない可変動弁機構の異常・故障発生時にだけ使用される専用の吸気バルブとなっている。可変動弁機構３０および弁休止機構５０の詳細については後述する。なお、また、吸気バルブ１１Ｂには、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃとは異なって、可変動弁機構は設けられていない。また、図１には、吸気バルブ１１Ａ（１１Ｃ）に対応する吸気ポート２ａを示しており、吸気バルブ１１Ｂに対応する吸気ポート２ａは示していない。
【００２９】
吸気バルブ１１は吸気側カムシャフト１３によって、また、排気バルブ１２は排気側カムシャフト１４によって、それぞれ開閉動作されるようになっている。吸気側カムシャフト１３には、吸気バルブ１１を開閉駆動するためのカムロブ１３ａが設けられている。また、排気側カムシャフト１４には、排気バルブ１２を開閉駆動するためのカムロブ１４ａが設けられている。この実施形態では、可変動弁機構３０を介して開閉駆動される吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃと、弁休止機構５０を介して開閉駆動される吸気バルブ１１Ｂとが、共通する１本の吸気側カムシャフト１３により駆動されるようになっている。
【００３０】
吸気側カムシャフト１３および排気側カムシャフト１４は、シリンダヘッド２に回転自在に支持されている。そして、吸・排気側カムシャフト１３，１４およびクランクシャフト１０の一端部には、それぞれスプロケットが取り付けられており、これらのスプロケットにタイミングチェーンが掛け渡されている。そのため、クランクシャフト１０が回転すると、その回転が各スプロケットおよびタイミングチェーンを介して、吸・排気側カムシャフト１３，１４に伝達される。なお、スプロケットおよびタイミングチェーンに代えて、プーリおよびタイミングベルトを用いてもよい。
【００３１】
吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの上端部と吸気側カムシャフト１３のカムロブ１３ａとの間、および、排気バルブ１２の上端部と排気側カムシャフト１４のカムロブ１４ａとの間には、それぞれ、ローラ１７ａを有するロッカーアーム１７が揺動自在に配置されている。また、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃおよび排気バルブ１２の各上端部の近傍には、油圧式のラッシュアジャスタ１８がそれぞれ配置されている。ロッカーアーム１７には、バルブスプリングの圧縮反力とラッシュアジャスタ１８の押し上げ力とが伝達されている。これにより、ロッカーアーム１７のローラ１７ａがほぼ上方に付勢されている。そして、ローラ１７ａは、排気側カムシャフト１４のカムロブ１４ａに対しては直接的に接触されている一方で、吸気側カムシャフト１３のカムロム１３ａに対しては以下に述べるような可変動弁機構３０を介して間接的に接触されている。
【００３２】
一方、吸気バルブ１１Ｂの上端部には、バルブリフタ１９が組み付けられている。バルブリフタ１９は、そのほぼ上方に配置される吸気側カムシャフト１３のカムロブ１３ａに接触している。
【００３３】
次に、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃに設けられる可変動弁機構３０について説明する。
【００３４】
可変動弁機構３０は、アクセル操作部材としてのアクセルペダル２５の踏み込み操作量、エンジンの負荷、エンジンの回転速度（機関回転速度）等の状況に応じて、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの最大バルブリフト量および作用角（開弁期間）を調整して燃焼室６に導入する空気量（吸入空気量）を調整するものである。
【００３５】
ここで採用する可変動弁機構３０の基本構成については、例えば、上記特許文献１（特開２００１−２６３０１５号公報）等に詳細に記載されているが、例えば、図３〜図１１に示すように、ロッカーシャフト３１と、コントロールシャフト３２と、アクチュエータ３３と、気筒ごとのアームアッセンブリ３４とを備えた構成になっている。なお、図３の矢印Ｆは、アクチュエータ３３から離れる方向を示し、矢印Ｒは、アクチュエータ３３に近づく方向を示す。可変動弁機構として、ここで説明する以外の構成を採用することも可能である。ただし、この実施形態においては、可変動弁機構によりバルブ特性を変更可能な吸気バルブと、その可変動弁機構の異常・故障発生時にだけ使用される専用の吸気バルブとが、共通の吸気側カムシャフトにより駆動される構成となっている必要がある。
【００３６】
ここに例示した可変動弁機構３０によれば、図１１に示すように、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの最大バルブリフト量および作用角は互いに同期して変化する。具体的には、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの最大バルブリフト量が小さくなるとともに、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの開弁時期ＩＶＯと閉弁時期ＩＶＣとが互いに近寄って吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの作用角が小さくなるので、１気筒当たりの吸入空気量が少なくなる。図１１では、低リフト時の場合から高リフト時の場合までの複数のリフト曲線を示している。吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの最大バルブリフト量は、最小であるＬｍｉｎから最大であるＬｍａｘまでの間で無段階に変更可能となっている。吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの最大バルブリフト量は、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃが開弁時において可動範囲の最も下方まで移動（リフト）したときの吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの移動量である。また、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの作用角は、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの開弁時期ＩＶＯから閉弁時期ＩＶＣまでの角度範囲（図１１ではクランク角で表現している）に関わる吸気側カムシャフト１３の回転角度のことである。なお、このように、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの最大バルブリフト量および作用角が一対一で対応しているので、以下では、最大バルブリフト量および作用角をまとめて、単に「リフト量」とも言う。
【００３７】
ロッカーシャフト３１は、吸気側カムシャフト１３と平行な方向（気筒配列方向）に沿って延びる円筒状の部材であり、シリンダヘッド２に設けられた複数の支持壁（図示略）に、軸方向および周方向への移動が規制された状態で取り付けられている。なお、吸気側カムシャフト１３が延びる方向を、「軸方向」と称する。
【００３８】
ロッカーシャフト３１には、アームアッセンブリ３４を挟んで対向する一対の支持壁によって挟まれた箇所に、軸方向に延びる長孔（貫通孔）３１ａが形成されている。長孔３１ａにはコネクトピン４４が挿通されている（図７、図８参照）。
【００３９】
コントロールシャフト３２は、ロッカーシャフト３１内に軸方向の移動が可能な状態で挿入されている。コントロールシャフト３２の一端側には、コントロールシャフト３２の駆動用のアクチュエータ３３が接続されている。コントロールシャフト３２は、アクチュエータ３３によって軸方向（Ｆ方向またはＲ方向）に前進・後退される。コントロールシャフト３２には、コネクトピン４４を挿入するためのピン挿入孔３２ａが形成されている（図５、図７、図８参照）。
【００４０】
アクチュエータ３３は、コントロールシャフト３２を軸方向に進退駆動するもので、例えば、電動モータ、油圧シリンダ等のような適宜の駆動源とされる。
【００４１】
アームアッセンブリ３４は、気筒数と同数設けられており、ロッカーシャフト３１に対し各気筒と対応するように設置されている。このアームアッセンブリ３４は、吸気側カムシャフト１３のカムロブ１３ａと、ロッカーアーム１７の長手方向中間に設けられるローラ１７ａとの間に配設されている。なお、ロッカーアーム１７の長手方向一端側はラッシュアジャスタ１８に支持され、また、ロッカーアーム１７の長手方向他端側は吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃ上端のタペットに当接されている。
【００４２】
アームアッセンブリ３４は、コントロールシャフト３２と連動して移動可能なスライダギア４３と、吸気側カムシャフト１３のカムロブ１３ａにより駆動される入力アーム（カム被打部材）４１と、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃをリフトさせる出力アーム（バルブ打部材）４２Ａ，４２Ｃとを備えている。入力アーム４１および出力アーム４２Ａ，４２Ｃは、スライダギア４３上に設けられ、軸方向への移動が規制された状態でロッカーシャフト３１（コントロールシャフト３２）を支持する一対の支持壁間に配設されている。
【００４３】
入力アーム４１は、円筒形のハウジング４１ａを備えている。ハウジング４１ａの内周面には、スライダギア４３の入力側ヘリカルスプライン４３ａに噛み合うヘリカルスプライン４１ｂが形成されている。また、ハウジング４１ａの外周には、径方向外向きに突出する一対の支持片４１ｃ，４１ｃが設けられており、この一対の支持片４１ｃ，４１ｃの間にローラ４１ｅが配置されている。ローラ４１ｅは、ロッカーシャフト３１と平行な回転軸４１ｄによって回転自在に支持されている。
【００４４】
入力アーム４１の軸方向両側には、一対の出力アーム４２Ａ，４２Ｃが配置されている。各出力アーム４２Ａ，４２Ｃは、円筒形のハウジング４２ａを備えている。ハウジング４２ａの内周面には、スライダギア４３の出力側ヘリカルスプライン４３ｂに噛み合うヘリカルスプライン４２ｂが形成されている。また、ハウジング４２ａの外周には、径方向外向きに突出するノーズ４２ｃが設けられている。ノーズ４２ｃは、ほぼ三角形状に加工されており、その一辺が凹状に湾曲するカム面４２ｄとなっている。
【００４５】
これらの入力アーム４１および２つの出力アーム４２Ａ，４２Ｃによって区画された内部空間には、スライダギア４３が配設されている。スライダギア４３は、ロッカーシャフト３１上にコントロールシャフト３２と連動して軸方向に移動可能に外装されている。
【００４６】
スライダギア４３は、中心に軸挿入孔４３ｃを有するほぼ円筒形状に加工されている。スライダギア４３の軸方向の中間部には、入力アーム４１のヘリカルスプライン４１ｂに噛み合う入力側ヘリカルスプライン４３ａが加工されている。また、スライダギア４３の軸方向の両端部には、出力アーム４２Ａ，４２Ｃのヘリカルスプライン４２ｂに噛み合う出力側ヘリカルスプライン４３ｂがそれぞれ加工されている。出力側ヘリカルスプライン４３ｂは、入力側ヘリカルスプライン４３ａに対して外径が小さく形成されている。また、入力側ヘリカルスプライン４３ａと出力側ヘリカルスプライン４３ｂとは、歯のねじれの向きが互いに逆向きとなるように加工されている。
【００４７】
スライダギア４３の内壁の軸方向中央部には、図７、図８に示すように、周方向に延びる周溝（内溝）４３ｄが形成されている。また、この周溝４３ｄは、貫通孔４３ｅによってスライダギア４３の外部に連通されている。
【００４８】
そして、入力アーム４１のローラ４１ｅは、シリンダヘッド２に圧縮状態で配設された付勢部材２６の弾性力によって、常にカムロブ１３ａへ押し付けられている。一方、出力アーム４２Ａ，４２Ｃのハウジング４２ａのベース円部分またはノーズ４２ｃのカム面４２ｄには、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃのバルブスプリングによってロッカーアーム１７のローラ１７ａが圧接されている。これにより、吸気側カムシャフト１３が回転すると、カムロブ１３ａによって入力アーム４１のローラ４１ｅが押し下げられる。そして、入力アーム４１とともに、スライダギア４３および出力アーム４２Ａ，４２Ｃが一体的に揺動される。このような入力アーム４１および出力アーム４２Ａ，４２Ｃの一体的な揺動によって、ロッカーアーム１７を介して吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃがリフトされるようになっている。
【００４９】
ここで、ロッカーシャフト３１の外側のスライダギア４３を、ロッカーシャフト３１内のコントロールシャフト３２に動力伝達可能に連結するために、スライダギア４３の周溝４３ｄ内には、断面円弧状のブッシュ４６が配設されている。ブッシュ４６には、図７、図８に示すように、周方向中間にピン挿入孔（貫通孔）４６ａが形成されている。
【００５０】
ブッシュ４６は、コネクトピン４４を介してコントロールシャフト３２に連結されている。具体的には、コネクトピン４４の一端部がブッシュ４６のピン挿入孔４６ａに挿入され、コネクトピン４４の他端部がコントロールシャフト３２のピン挿入孔３２ａに挿入されている。また、コネクトピン４４の中間部がロッカーシャフト３１の長孔３１ａに挿入されている。コネクトピン４４は、コネクトピン４４およびブッシュ４６の組み付け時に、スライダギア４３の貫通孔４３ｅと、ブッシュ４６のピン挿入孔４６ａと、ロッカーシャフト３１の長孔３１ａと、コントロールシャフト３２のピン挿入孔３２ａとの位置合わせを行った状態で、スライダギア４３の貫通孔４３ｅ側から挿入される。
【００５１】
このように組み付けられたスライダギア４３は次のように動作する。
【００５２】
コントロールシャフト３２は、ロッカーシャフト３１の長孔３１ａの軸方向の長さの範囲内で、ロッカーシャフト３１に対して軸方向に移動可能となっている。また、スライダギア４３は、周溝４３ｄとブッシュ４６との係合により、コントロールシャフト３２に対する軸方向の位置が固定されているので、アクチュエータ３３の駆動によりコントロールシャフト３２が軸方向に移動されると、その動作がコネクトピン４４およびブッシュ４６を介してスライダギア４３に伝えられる。これにより、コントロールシャフト３２に連動してスライダギア４３が軸方向に移動する。加えて、ブッシュ４６がスライダギア４３の周溝４３ｄ内を周方向に移動可能となっているので、その範囲内で、スライダギア４３がコントロールシャフト３２に対し回動可能となっている。これにより、コントロールシャフト３２が軸方向に移動されると、スライダギア４３は、軸方向に移動しながら、コントロールシャフト３２に対して回動する。
【００５３】
また、入力アーム４１に吸気側カムシャフト１３のトルクが伝達されると、そのトルクが入力アーム４１からスライダギア４３を介して出力アーム４２Ａ，４２Ｃに伝達されるが、このとき、スライダギア４３は、ロッカーシャフト３１（コントロールシャフト３２）の回りを揺動する。
【００５４】
このようなアームアッセンブリ３４において、スライダギア４３の入力側ヘリカルスプライン４３ａと、入力アーム４１のヘリカルスプライン４１ｂとは、互いに噛み合わされることによって支持されている。また同様に、スライダギア４３の出力側ヘリカルスプライン４３ｂと、出力アーム４２Ａ，４２Ｃのヘリカルスプライン４２ｂとは、互いに噛み合わされて支持されている。
【００５５】
したがって、コントロールシャフト３２の前進・後退によりスライダギア４３を軸方向に移動させて、スライダギア４３と、入力アーム４１および出力アーム４２Ａ，４２Ｃとの軸方向における相対位置を変化させることによって、入力アーム４１と出力アーム４２Ａ，４２Ｃとに互いに逆向きのねじり力が付与されることになる。これにより、入力アーム４１と出力アーム４２Ａ，４２Ｃとが互いに相対回転し、入力アーム４１のローラ４１ｅと出力アーム４２Ａ，４２Ｃのノーズ４２ｃとの相対位相差が変更されるようになっている。
【００５６】
以上のようにして、入力アーム４１のローラ４１ｅと出力アーム４２Ａ，４２Ｃのノーズ４２ｃとの相対位相差が変更されると、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃのリフト量が変更される。そして、相対位相差が最も小さいとき（アームアッセンブリ３４の周方向において、ローラ４１ｅとノーズ４２ｃとが最も接近した状態にあるとき）、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃのリフト量は最も小さくなり、１気筒当たりの吸入空気量が最も少なくなる。逆に、相対位相差が最も大きいとき（アームアッセンブリ３４の周方向において、ローラ４１ｅとノーズ４２ｃとが最も離れた状態にあるとき）、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃのリフト量は最も大きくなり、１気筒当たりの吸入空気量が最も多くなる。
【００５７】
そして、可変動弁機構３０においては、共通する１本のコントロールシャフト３２に気筒ごとのアームアッセンブリ３４がそれぞれ設けられているので、アクチュエータ３３の駆動によるコントロールシャフト３２の軸方向の前進・後退に応じて、全ての気筒の吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃのリフト量が同時に変更されるようになっている。
【００５８】
次に、可変動弁機構３０の動作について説明する。
【００５９】
まず、図９を参照して、コントロールシャフト３２を最大限までアクチュエータ３３から離れる方向（図３の矢印Ｆ方向）へ移動させた場合の可変動弁機構３０の動作について説明する。
【００６０】
図９（ａ）に示すように、カムロブ１３ａのベース円部分が入力アーム４１のローラ４１ｅに当接しているとき、ロッカーアーム１７のローラ１７ａは、出力アーム４２Ａ，４２Ｃのハウジング４２ａのベース円部分と当接した状態にある。このため、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃはリフト量が「０」の状態（エンジンの吸気ポート２ａを閉じた状態）に維持される。
【００６１】
そして、吸気側カムシャフト１３の時計方向への回転にともない、入力アーム４１のローラ４１ｅがカムロブ１３ａのリフト部分により押し下げられると、入力アーム４１がロッカーシャフト３１に対して、反時計回り方向（図９（ａ）の矢印方向）に回動する。また、これにともなって、出力アーム４２Ａ，４２Ｃおよびスライダギア４３が一体となって揺動する。
【００６２】
これにより、出力アーム４２Ａ，４２Ｃのノーズ４２ｃに形成されたカム面４２ｄが、ロッカーアーム１７のローラ１７ａに当接し、カム面４２ｄの押圧によってローラ１７ａが押し下げられる。
【００６３】
図９（ｂ）に示すように、ロッカーアーム１７のローラ１７ａがカム面４２ｄにより押圧されているとき、ロッカーアーム１７がラッシュアジャスタ１８との当接部を中心として揺動し、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃが開弁される。
【００６４】
以上のように、コントロールシャフト３２がアクチュエータ３３から離れる方向に最大限まで移動した状態では、ロッカーシャフト３１の軸心回りにおける入力アーム４１のローラ４１ｅと、出力アーム４２Ａ，４２Ｃのノーズ４２ｃとの相対位相差が最大となる。
【００６５】
これにより、カムロブ１３ａがローラ４１ｅを最大限に押し下げたとき、ロッカーアーム１７の揺動量（揺動範囲）が最も大きくなり、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃは最大のリフト量で開閉される。そして、１気筒当たりの吸入空気量が最も多くなる。
【００６６】
次に、図１０を参照して、コントロールシャフト３２を最大限までアクチュエータ３３に近づける方向（図３の矢印Ｒ方向）へ移動させた場合の可変動弁機構３０の動作について説明する。
【００６７】
図１０（ａ）に示すように、カムロブ１３ａのベース円部分が入力アーム４１のローラ４１ｅに当接しているときには、出力アーム４２Ａ，４２Ｃとローラ１７ａとの当接位置は、カム面４２ｄから最大限まで離れた位置にある。そして、吸気側カムシャフト１３の回転によって、入力アーム４１のローラ４１ｅがカムロブ１３ａのリフト部分により押し下げられると、入力アーム４１と出力アーム４２Ａ，４２Ｃとが一体となって回動する。
【００６８】
ただし、この場合、出力アーム４２Ａ，４２Ｃとローラ１７ａとの当接位置は、カム面４２ｄから最大限離れているので、カム面４２ｄによるロッカーアーム１７のローラ１７ａの押し下げが開始されるまでの出力アーム４２Ａ，４２Ｃの回転量が、図９に示す場合と比べて大きくなる。また、カムロブ１３ａのリフト部分により入力アーム４１のローラ４１ｅが押し下げられた際、ローラ１７ａと当接するカム面４２ｄの範囲が、ノーズ４２ｃの基端側の一部のみに縮小される。このため、カムロブ１３ａのリフト部分によるローラ４１ｅの押し下げに応じたロッカーアーム１７の揺動量（揺動範囲）は小さくなる。
【００６９】
図１０（ｂ）に示すように、ロッカーアーム１７の揺動量が小さいことにより、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃは、より小さいリフト量にて開弁されるようになる。
【００７０】
また、コントロールシャフト３２がアクチュエータ３３に近づく方向に最大限まで移動した状態では、ロッカーシャフト３１の軸心回りにおけるローラ４１ｅとノーズ４２ｃとの相対位相差が最小となる。
【００７１】
これにより、カムロブ１３ａがローラ４１ｅを最大限に押し下げたときのローラ１７ａの変位量は最も小さくなり、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃが最小のリフト量で開閉されるようになる。そして、１気筒当たりの吸入空気量が最も少なくなる。なお、図１０（ｂ）には、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの最小のリフト量が、Ｌｍｉｎである場合を示している。
【００７２】
以上述べたように、可変動弁機構３０では、アクチュエータ３３の駆動によって全ての気筒に共通のコントロールシャフト３２が軸方向に移動されると、スライダギア４３が軸方向に移動される。そして、コントロールシャフト３２の軸方向の移動位置に応じて、各アームアッセンブリ３４において、スライダギア４３に対する入力アーム４１および出力アーム４２Ａ，４２Ｃの軸方向の相対位置が変化する。これにより、スライダギア４３上の入力アーム４１と出力アーム４２Ａ，４２Ｃとが相対回転して、入力アーム４１と出力アーム４２Ａ，４２Ｃとの相対位相差が変更され、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃのリフト量が、図１１に示すように、Ｌｍｉｎ〜Ｌｍａｘの間で連続的に変更されるようになっている。そして、１気筒当たりの吸入空気量が連続的に変更されるようになっている。
【００７３】
次に、吸気バルブ１１Ｂに設けられる弁休止機構５０について説明する。
【００７４】
弁休止機構５０は、可変動弁機構３０に異常や故障が発生したときには、吸気バルブ１１Ｂを駆動する一方、可変動弁機構３０に異常や故障が発生していないときには、吸気バルブ１１Ｂの駆動を休止するものである。この実施形態では、弁休止機構５０は、吸気バルブ１１Ｂの上端部と、その吸気バルブ１１Ｂの上端部に組み付けられるバルブリフタ１９との間に介在されている。
【００７５】
弁休止機構５０は、例えば、一般的に公知のロック機構で構成される。このような弁休止機構としては、例えば、特開２００５−３６６６０号公報の図７に示されるような公知の機構を採用することが可能である。簡単に説明すれば、バルブリフタ１９は、吸気バルブ１１Ｂとともに昇降するロッド部と、吸気側カムシャフト１３のカムロブ１３ａに押動される外筒部とからなる。ロッド部および外筒部は、所定の相対位置でロックピン（結合ピン）により連結可能である。連結が解除された状態では、外筒部はロッド部に対し相対移動可能となる。このため、カムロブ１３ａは、外筒部のみを往復動させる。ロックピンが、ロッド部の嵌入孔に嵌入すると、ロッド部および外筒部は連結され、一体となって往復動する。この状態でカムロブ１３ａは、吸気バルブ１１Ｂを開閉駆動する。
【００７６】
この場合、アクチュエータ５１によりロックピンを移動することで、ロッド部および外筒部が連結されるロック位置と、ロッド部および外筒部の連結が解除されるロック解除位置とを切り換えて、吸気バルブ１１Ｂへの吸気側カムシャフト１３のトルクの伝達・非伝達を切り換えるように構成されている。アクチュエータ５１は、例えば、電動モータ、油圧シリンダ等のような適宜の駆動源とされる。
【００７７】
そして、可変動弁機構３０に異常や故障が発生したときには、アクチュエータ５１を駆動してロックピンをロック位置に移動する。このロックピンがロック位置にあるロック時には、吸気側カムシャフト１３のトルクが吸気バルブ１１Ｂに伝達される。これにより、吸気バルブ１１Ｂの開閉駆動が可能になり、吸気ポート２ａから燃焼室６内への空気の導入が可能になる。
【００７８】
一方、可変動弁機構３０に異常や故障が発生していないときには、アクチュエータ５１の駆動を停止してロックピンをロック解除位置に移動する。この場合、スプリング等の付勢部材によってロックピンをロック位置からロック解除位置へ戻すようにする。このロックピンがロック解除位置にあるロック解除時には、吸気側カムシャフト１３のトルクが吸気バルブ１１Ｂに伝達されなくなる。これにより、吸気バルブ１１Ｂの開閉駆動が不可能になり、吸気ポート２ａから燃焼室６内への空気の導入が不可能になる。
【００７９】
このような弁休止機構５０が設けられているため、吸気バルブ１１Ｂは、可変動弁機構３０において異常や故障が発生していない通常時には休止状態にあり、可変動弁機構３０において異常や故障が発生した場合にだけ駆動状態になる。
【００８０】
上述のような構成のエンジンの動作は、例えば、自動車に搭載されるエンジン制御装置１００により制御される。エンジン制御装置１００は、一般的に公知のＥＣＵとされ、演算処理装置（ＣＰＵまたはＭＰＵ）、記憶装置（ＲＡＭおよびＲＯＭ）、入・出力インターフェースにより構成される。この場合、エンジン制御装置１００の記憶装置には、エンジンの運転を制御するための各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶される。エンジン制御装置１００の演算処理装置は、記憶装置に記憶された各種制御プログラムや制御マップに基づいて演算処理を実行する。
【００８１】
また、エンジン制御装置１００の入力インターフェースには、クランク角センサ１１１、カム角センサ１１２、回転角センサ１１３、エアフローメータ１１４、アクセルセンサ１１５、スロットルセンサ１１６、故障検知センサ１１７等が接続されている。一方、エンジン制御装置１００の出力インターフェースには、燃料噴射弁７、点火プラグ８のイグナイタ１５、スロットルバルブ５のアクチュエータ１６、可変動弁機構３０のアクチュエータ３３、弁休止機構５０のアクチュエータ５１等が接続されている。
【００８２】
クランク角センサ１１１は、クランクシャフト１０が一定角度回転するごとにパルス状の信号を発生する。この信号は、クランクシャフト１０の回転角度であるクランク角や、単位時間当たりのクランクシャフト１０の回転速度である機関回転速度の算出等に用いられる。カム角センサ１１２は、吸気側カムシャフト１３の近傍に設けられ、その吸気側カムシャフト１３の回転角度（カム角）を検出する。回転角センサ１１３は、可変動弁機構３０のアクチュエータ３３の回転角度を検出する。エアフローメータ１１４は、吸気ポート２ａに連結される吸気通路を流れる空気量（吸入空気量）を検出する。アクセルセンサ１１５は、操作者によるアクセルペダル２５の踏み込み量を検出する。スロットルセンサ１１６は、スロットルバルブ５の近傍に設けられ、そのスロットルバルブ５の開度（スロットル開度）を検出する。故障検知センサ１１７は、例えば、可変動弁機構３０のアームアッセンブリ３４に付設され、可変動弁機構３０の異常や故障を検知する。可変動弁機構３０の異常や故障としては、例えば、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃのリフト量の変更が行えなくなったことなどが挙げられる。この場合、例えば、故障検知センサ１１７によって、入力アーム４１のローラ４１ｅと出力アーム４２Ａ，４２Ｃのノーズ４２ｃとの相対位相差を検知する構成とすることが可能である。
【００８３】
エンジン制御装置１００は、これらのセンサ類からの出力を取得して、エンジンの通常の運転を制御する。例えば、エンジン制御装置１００は、これらのセンサ類からの出力に基づいて、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃのリフト量を調整して燃焼室６への吸入空気量を制御する。
【００８４】
また、エンジン制御装置１００は、故障検知センサ１１７等からの出力に基づいて、可変動弁機構３０において異常や故障が発生したか否かを判断する。この場合、具体的には、アクチュエータ３３を駆動しているにもかかわらず、故障検知センサ１１７の出力に基づく入力アーム４１のローラ４１ｅと出力アーム４２Ａ，４２Ｃのノーズ４２ｃとの相対位相差が変化しないときや、その相対位相差の変化量がアクチュエータ３３の駆動量（回転角センサ１１３の出力に基づくアクチュエータ３３の回転角度）に対応していないときなどには、可変動弁機構３０において異常や故障が発生して吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃのリフト量の変更が行えなくなったと判断される。
【００８５】
そして、可変動弁機構３０において異常や故障が発生していない通常時には、可変動弁機構３０によって吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃのリフト量が変更可能であるので、エンジン制御装置１００は、吸気バルブ１１Ｂを駆動せず、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃだけを駆動して、エンジンの運転を行う。
【００８６】
一方、可変動弁機構３０において異常や故障が発生した場合には、可変動弁機構３０によって吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃのリフト量が変更不可能であるので、エンジン制御装置１００は、吸気バルブ１１Ｂを駆動する。この場合、エンジン制御装置１００は、弁休止機構５０のアクチュエータ５１を駆動してロックピンをロック位置に移動させる。これにより、吸気バルブ１１Ｂに吸気側カムシャフト１３のトルクが伝達されるようになり、吸気バルブ１１Ｂの開閉駆動が可能になる。これにともなって、燃焼室６内へは吸気バルブ１１Ｂが配置される吸気ポート２ａからも空気が導入可能になる。したがって、吸気バルブ１１Ｂを駆動する分だけ１気筒当たりの吸入空気量が増えることになる。
【００８７】
以上のように、この実施形態では、可変動弁機構３０において異常や故障が発生した場合にだけ吸気バルブ１１Ｂを駆動するので、次のような効果が得られる。すなわち、可変動弁機構３０において何らかの異常や故障が発生して、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの最大バルブリフト量が最小値のＬｍｉｎの状態あるいはそれに近い状態で変更できなくなった場合にも、吸気バルブ１１Ｂを駆動する分だけ１気筒当たりの吸入空気量が増える。これにより、退避走行が可能な程度の吸入空気量を得られるようになり、退避走行が不可能になる事態を回避できる。
【００８８】
そして、そのような退避走行用の吸気バルブ１１Ｂを設けているので、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの最大バルブリフト量の最小値であるＬｍｉｎを従来のＬｍｉｎ’（図１３参照）に比べ小さく設定することができる。この場合、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの最大バルブリフト量の最小値を「０」に設定することも可能である。なお、吸気バルブ１１Ｂのバルブ特性は、カムロブ１３ａの形状によって設定されるが、吸気バルブ１１Ｂの駆動時の１気筒当たりの吸入空気量は、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの最大バルブリフト量が最小値のＬｍｉｎで変更できなくなった場合に退避走行が可能な程度の吸入空気量が最低限確保されるものであればよい。
【００８９】
したがって、可変動弁機構３０において異常や故障が発生していない通常時には、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃのリフト量をＬｍｉｎ〜Ｌｍａｘの間で変更できるが、そのＬｍｉｎを小さく設定できる分、燃費等の面で貢献できる。以上より、燃費等の面でも安全性の面でも優れたエンジンを提供することができる。
【００９０】
また、この実施形態では、可変動弁機構３０を介して駆動される吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃと、退避走行用の吸気バルブ１１Ｂとが、共通する１本の吸気側カムシャフト１３により駆動される構成になっているので、構成の簡素化、省スペース化が図れ、搭載上有利になる。しかも、部品点数が少なくなり、コスト削減も図れる。
【００９１】
［第２実施形態］
第２実施形態は、上記第１実施形態とほぼ同様の構成であるが、可変動弁機構の異常・故障発生時にだけ使用される吸気バルブを駆動する構成が上記第１実施形態とは異なっている。以下では、異なる点について主に説明することとし、上記第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００９２】
この実施形態では、図１２に示すように、可変動弁機構３０によりバルブ特性を変更可能な吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃと、その可変動弁機構３０の異常・故障発生時にだけ使用される吸気バルブ１１Ｂ’とが、異なる吸気側カムシャフト１３，１３’により駆動される。つまり、可変動弁機構３０の異常・故障発生時にだけ使用される吸気バルブ１１Ｂ’を駆動するための専用の吸気側カムシャフト１３’が設けられている。
【００９３】
可変動弁機構３０および弁休止機構５０については、上記第１実施形態と同様の構成が採用されている（図３〜図１１参照）。なお、可変動弁機構、弁休止機構として、それ以外の構成を採用することも可能である。ただし、この実施形態においては、可変動弁機構によりバルブ特性を変更可能な吸気バルブと、その可変動弁機構の異常・故障発生時にだけ使用される専用の吸気バルブとが、異なる吸気側カムシャフトにより駆動される構成となっている必要がある。
【００９４】
この実施形態では、２本の吸気側カムシャフト１３，１３’と、１本の排気側カムシャフト１４とが設けられている。吸気側カムシャフト１３には、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃを開閉駆動するためのカムロブ１３ａが設けられている。吸気側カムシャフト１３’には、吸気バルブ１１Ｂ’を開閉駆動するためのカムロブ１３ａ’が設けられている。また、排気側カムシャフト１４には、排気バルブ１２を開閉駆動するためのカムロブ１４ａが設けられている。
【００９５】
吸気側カムシャフト１３，１３’および排気側カムシャフト１４は、シリンダヘッド２に回転自在に支持されている。そして、吸・排気側カムシャフト１３，１３’，１４およびクランクシャフト１０の一端部には、それぞれスプロケットが取り付けられており、これらのスプロケットにタイミングチェーンが掛け渡されている。そのため、クランクシャフト１０が回転すると、その回転が各スプロケットおよびタイミングチェーンを介して、吸・排気側カムシャフト１３，１３’，１４に伝達される。なお、スプロケットおよびタイミングチェーンに代えて、プーリおよびタイミングベルトを用いてもよい。
【００９６】
吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃの上端部と吸気側カムシャフト１３のカムロブ１３ａとの間、および、排気バルブ１２の上端部と排気側カムシャフト１４のカムロブ１４ａとの間には、それぞれ、ローラ１７ａを有するロッカーアーム１７が揺動自在に配置されている。また、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃおよび排気バルブ１２の各上端部の近傍には、油圧式のラッシュアジャスタ１８がそれぞれ配置されている。ロッカーアーム１７には、バルブスプリングの圧縮反力とラッシュアジャスタ１８の押し上げ力とが伝達されている。これにより、ロッカーアーム１７のローラ１７ａがほぼ上方に付勢されている。そして、ローラ１７ａは、排気側カムシャフト１４のカムロブ１４ａに対しては直接的に接触されている一方で、吸気側カムシャフト１３のカムロム１３ａに対しては可変動弁機構３０を介して間接的に接触されている。
【００９７】
一方、吸気バルブ１１Ｂ’の上端部には、バルブリフタ１９’が組み付けられている。バルブリフタ１９’は、そのほぼ上方に配置される吸気側カムシャフト１３’のカムロブ１３ａ’に接触している。
【００９８】
そして、この実施形態の場合にも、上記第１実施形態の場合と同様に、可変動弁機構３０において異常や故障が発生していない通常時には、可変動弁機構３０によって吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃのリフト量が変更可能であるので、エンジン制御装置１００は、吸気バルブ１１Ｂ’を駆動せず、吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃだけを駆動して、エンジンの運転を行う。
【００９９】
一方、可変動弁機構３０において異常や故障が発生した場合には、可変動弁機構３０によって吸気バルブ１１Ａ，１１Ｃのリフト量が変更不可能であるので、エンジン制御装置１００は、吸気バルブ１１Ｂ’を駆動する。この場合、エンジン制御装置１００は、弁休止機構５０のアクチュエータ５１を駆動してロックピンをロック位置に移動させる。これにより、吸気バルブ１１Ｂ’に吸気側カムシャフト１３’のトルクが伝達されるようになり、吸気バルブ１１Ｂ’の開閉駆動が可能になる。これにともなって、燃焼室６内へは吸気バルブ１１Ｂ’が配置される吸気ポート２ａからも空気が導入可能になる。したがって、吸気バルブ１１Ｂ’を駆動する分だけ１気筒当たりの吸入空気量が増えることになる。したがって、この実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１００】
この第２実施形態の変形例として、次のものが挙げられる。
【０１０１】
弁休止機構として、吸気側カムシャフト１３’と吸気バルブ１１Ｂ’の上端部との間に設けられるロック機構の代わりに、一般的に公知のクラッチ機構を採用してもよい。この場合、クラッチ機構を、吸気側カムシャフト１３’の一端部と、タイミングチェーンが掛けられるスプロケットとの間に設けることが可能である。なお、スプロケットおよびタイミングチェーンに代えて、プーリおよびタイミングベルトを用いられる場合には、クラッチ機構は、吸気側カムシャフト１３’の一端部と、タイミングベルトが掛けられるプーリとの間に設けられる。
【０１０２】
そして、可変動弁機構３０に異常や故障が発生したときには、クラッチ機構を接続状態とする。このクラッチ接続時には、クランクシャフト１０の回転が吸気側カムシャフト１３’に伝達される。これにより、吸気バルブ１１Ｂ’の開閉駆動が可能になり、吸気ポート２ａから燃焼室６内への空気の導入が可能になる。一方、可変動弁機構３０に異常や故障が発生していないときには、クラッチ機構を切断状態とする。このクラッチ切断時には、クランクシャフト１０の回転が吸気側カムシャフト１３’に伝達されなくなる。これにより、吸気バルブ１１Ｂ’の開閉駆動が不可能になり、吸気ポート２ａから燃焼室６内への空気の導入が不可能になる。
【０１０３】
また、ロック機構やクラッチ機構を採用した弁休止機構を設ける代わりに、吸気バルブ１１Ｂ’に専用の吸気側カムシャフト１３’を、エンジンとは別の駆動源により駆動する構成としてもよい。この場合、別の駆動源は、例えば、電動モータ、油圧シリンダ等のような適宜の駆動源とされる。また、吸気側カムシャフト１３’には、タイミングチェーン（またはタイミングベルト）を介してエンジンの駆動力が伝達されないようにする。
【０１０４】
そして、可変動弁機構３０に異常や故障が発生したときには、その別の駆動源を駆動して、吸気側カムシャフト１３’を回転駆動する。これにより、吸気バルブ１１Ｂ’の開閉駆動が可能になり、吸気ポート２ａから燃焼室６内への空気の導入が可能になる。一方、可変動弁機構３０に異常や故障が発生していないときには、その別の駆動源の駆動を停止して、吸気側カムシャフト１３’を回転駆動させない。これにより、吸気バルブ１１Ｂ’の開閉駆動が不可能になり、吸気ポート２ａから燃焼室６内への空気の導入が不可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】第１実施形態に係るエンジンの概略構成を模式的に示す図である。
【図２】図１のエンジンの吸気ポート、排気ポートおよびその周辺部分を模式的に示す平面図である。
【図３】可変動弁機構のアームアッセンブリおよびアクチュエータの斜視図である。
【図４】可変動弁機構のアームアッセンブリの分解斜視図である。
【図５】図４のスライダギアとロッカーシャフトとを分解して示す斜視図である。
【図６】図４のアームアッセンブリの上半分を破断して示す斜視図である。
【図７】図４のロッカーシャフトおよびコントロールシャフトに対するスライダギアの連結部分を示す断面図である。
【図８】図７のＸ１−Ｘ１断面図である。
【図９】可変動弁機構において、入力アームと出力アームとの相対位相差を最大にした場合の動作説明に用いる側面図である。
【図１０】可変動弁機構において、入力アームと出力アームとの相対位相差を最小にした場合の動作説明に用いる側面図である。
【図１１】可変動弁機構による吸気バルブの最大バルブリフト量および作用角の変化波形パターンを示す図である。
【図１２】第２実施形態に係るエンジンの概略構成を模式的に示す図である。
【図１３】従来の可変動弁機構による吸気バルブの最大バルブリフト量および作用角の変化波形パターンを示す図である。
【符号の説明】
【０１０６】
２              シリンダヘッド
２ａ            吸気ポート
６              燃焼室
１１Ａ，１１Ｃ  吸気バルブ（第１の吸気バルブ）
１１Ｂ          吸気バルブ（第２の吸気バルブ）
１３            吸気側カムシャフト
３０            可変動弁機構
３２            コントロールシャフト
３３            アクチュエータ
３４            アームアッセンブリ
４１            入力アーム
４２Ａ，４２Ｃ  出力アーム
４３            スライダギア
５０            弁休止機構
５１            アクチュエータ
１００          エンジン制御装置
１１７          故障検知センサ
【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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