(57)【要約】【課題】通常のオットーサイクルとミラーサイクルを使い分ける際に、定速走行時または低負荷運転領域での燃焼の安定性と燃費の向上を両立させることができる内燃機関の動弁装置を提供する。【解決手段】内燃機関３の回転に同期して回転駆動されるカムシャフト１０に設けられ、内燃機関３をミラーサイクルで運転するための遅閉じカム１１ｃ、および吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２の閉弁タイミングが遅閉じカム１１ｃよりも早いカムプロフィールを有する通常カム１１ａ、１１ｂと、吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２を開閉駆動するカムを切り換える切換え機構１３などを備え、運転状態検出手段３４によって検出された内燃機関３の運転状態が、始動時またはアイドリング時であるときには通常カム１１ａ、１１ｂによって、定速走行中であるときには遅閉じカム１１ｃによって、吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２を開閉駆動する。【選択図】　図１
2004068755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された内燃機関の吸気弁を開閉駆動する内燃機関の動弁装置であって、
前記内燃機関の回転に同期して回転駆動されるカムシャフトと、
当該カムシャフトに設けられ、前記内燃機関をミラーサイクルで運転するための遅閉じカムと、
前記カムシャフトに設けられ、前記吸気弁の閉弁タイミングが前記遅閉じカムよりも早いカムプロフィールを有する通常カムと、
前記吸気弁を開閉駆動するカムを前記遅閉じカムと前記通常カムに切り換える切換え機構と、
前記車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
当該検出された前記車両の運転状態が、始動時またはアイドリング時であるときには前記吸気弁を前記通常カムによって開閉駆動し、定速走行中であるときには前記吸気弁を前記遅閉じカムによって開閉駆動するように前記切換え機構を制御する切換え機構制御手段と、
を備えていることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項２】
前記吸気弁は少なくとも第１および第２の吸気弁で構成され、
前記カムシャフトに設けられ、前記吸気弁のリフトを実質的に休止させるカムプロフィールを有する休止カムと、
前記内燃機関の負荷を表す負荷パラメータを検出する負荷パラメータ検出手段と、をさらに備え、
前記切換え機構制御手段は、前記車両の運転状態が定速走行中である場合において、前記負荷パラメータ検出手段によって検出された前記負荷パラメータが所定値未満のときには、前記休止カムによって前記第１吸気弁を、前記遅閉じカムによって前記第２吸気弁をそれぞれ開閉駆動し、前記負荷パラメータが前記所定値以上のときには、前記第１および第２の吸気弁を前記遅閉じカムによって開閉駆動するように前記切換え機構を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項３】
内燃機関の吸気弁を開閉駆動する内燃機関の動弁装置であって、
前記内燃機関の回転に同期して回転駆動されるカムシャフトと、
前記カムシャフトに設けられ、前記内燃機関をミラーサイクルで運転するための遅閉じカムと、
前記カムシャフトに設けられ、前記吸気弁の閉弁タイミングが前記遅閉じカムよりも早いカムプロフィールを有する通常カムと、
前記吸気弁を開閉駆動するカムを前記遅閉じカムと前記通常カムに切り換える切換え機構と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記内燃機関の負荷パラメータを検出する負荷パラメータ検出手段と、
当該検出された負荷パラメータが第１所定値未満の場合において、前記運転状態検出手段によって検出された前記内燃機関の運転状態が、始動時またはアイドリング時であるときには前記吸気弁を前記通常カムによって開閉駆動し、始動時以外およびアイドリング時以外であるときには前記吸気弁を前記遅閉じカムによって開閉駆動するように前記切換え機構を制御する切換え機構制御手段と、
を備えていることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項４】
前記吸気弁は少なくとも第１および第２の吸気弁で構成され、
前記カムシャフトに設けられ、前記吸気弁のリフトを実質的に休止させるカムプロフィールを有する休止カムをさらに備え、
前記負荷パラメータが前記第１所定値よりも低い第２所定値未満であるときには前記休止カムによって前記第１吸気弁を、前記遅閉じカムによって前記第２吸気弁をそれぞれ開閉駆動し、前記負荷パラメータが前記第２所定値以上かつ前記第１所定値未満であるときには前記吸気弁を前記遅閉じカムによって開閉駆動するように前記切換え機構を制御することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項５】
前記通常カムは、
前記吸気弁のリフト量が前記遅閉じカム以下であるカムプロフィールを有する低速カムと、
前記遅閉じカムおよび前記低速カムよりも前記吸気弁のリフト量が大きいカムプロフィールを有する高速カムと、で構成され、
前記休止カムおよび前記第１吸気弁に当接する第１ロッカアームと、
前記遅閉じカムに当接する第２ロッカアームと、
前記低速カムおよび前記第２吸気弁に当接する第３ロッカアームと、
前記高速カムに当接する第４ロッカアームと、をさらに備え、
前記切換え機構は、
前記第２ロッカアームおよび前記第３ロッカアームを互いに連結・遮断する第１切換え機構と、
前記第１ロッカアームおよび前記第３ロッカアームを互いに連結・遮断する第２切換え機構と、
前記第１ロッカアーム、前記第３ロッカアームおよび前記第４ロッカアームを互いに連結・遮断する第３切換え機構と、を有し、
前記第１ロッカアームは、前記第３ロッカアームよりも前記カムシャフトの軸線方向の幅が小さく、前記第２ロッカアームは、前記第１ロッカアームと前記第３ロッカアームとの間に配置されるとともに、前記第４ロッカアームは、前記第１ロッカアームの前記第２ロッカアームと反対側に配置されていることを特徴とする請求項２または４に記載の内燃機関の動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気弁の開閉動作、特に閉弁タイミングを制御する内燃機関の動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の動弁装置として、例えば実公昭５６−９０４５号公報に開示されたものが知られている。この動弁装置は、内燃機関のクランクシャフトに同期して回転するカム軸、カムプロフィールの互いに異なる一対のカム、一対のカムのうちの切り換えられた一方が当接するとともに吸気弁に当接する回動自在のロッカアーム、ロッカアームを回動自在に支持するロッカシャフト、およびロッカアームに当接するカムを切り換えるための切換え機構などを備えている。
【０００３】
一対のカムは、通常カムおよび遅閉じカムで構成され、通常カムは、内燃機関の中・高負荷領域において最大出力を得ることを目的としたカムプロフィールを有し、遅閉じカムは、通常カムよりも吸気弁の閉弁タイミングを遅らせて、ミラーサイクルでの運転を行うことを目的としたカムプロフィールを有している。これらのカムは、カム軸と一体に設けられており、カム軸とともにクランクシャフトの回転に同期して回転する。以上により、吸気弁は、ロッカアームを介して、切り換えられた一方のカムのプロフィールに基づくタイミングで開閉駆動される。
【０００４】
ロッカアームに当接するカムは、内燃機関の負荷に応じて、切換え機構によって切り換えられる。この切換え機構は、ロッカシャフトに設けられたブラケットと、ロッカアームのブラケットと反対側にロッカシャフトと同軸状に設けられたコントロールリングと、ブラケットとロッカアームの間、およびコントロールリングとロッカアームの間にそれぞれ配置されたスプリングと、コントロールリングに連結されたアクチュエータなどで構成されている。アクチュエータは、コントロールリングをロッカシャフトの軸線方向に駆動することによって、スプリングの付勢力に抗してロッカアームをロッカシャフトの軸線方向に移動させる。それにより、ロッカアームに当接するカムが切り換えられる。
【０００５】
以上により、吸気弁は、内燃機関の中・高負荷領域では通常のオットーサイクルでの運転を行う通常カムによって、低負荷領域では遅閉じカムによって、開閉駆動される。吸気弁を遅閉じカムによって開閉駆動すると、閉弁タイミングが遅延する、いわゆるミラーサイクルになることによって、気筒内に吸入された混合気の大部分が、圧縮行程で吸気管内に送り返されることにより、低負荷領域での最適な吸気圧縮状態が得られる。それにより、通常カムを用いた場合に生じるポンピングロスが低減されるため、燃費を向上させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の動弁装置には、次のような問題がある。内燃機関が低負荷領域にある場合において、定速走行時には、上述したように燃費向上の効果が得られるものの、始動時およびアイドリング時に遅閉じカムによって吸気弁が開閉駆動されると、気筒内での燃焼が悪化し、不安定になってしまう。一方、これを防止するために、閉弁タイミングの遅延の度合いが小さくなるように、遅閉じカムのカムプロフィールを変更すると、定速走行時または低負荷運転領域におけるポンピングロスが十分に低減されないため、上述した燃費向上の効果を減少させることになる。すなわち、定速走行時または内燃機関の低負荷運転領域において、燃焼の安定性と燃費の向上を両立させることが困難である。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、通常のオットーサイクルとミラーサイクルを使い分ける際に、定速走行時または低負荷運転領域での燃焼の安定性と燃費の向上を両立させることができる内燃機関の動弁装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明は、車両に搭載された内燃機関３の吸気弁（実施形態における（以下、本項において同じ）第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２）を開閉駆動する内燃機関の動弁装置であって、内燃機関３の回転に同期して回転駆動されるカムシャフト１０と、カムシャフト１０に設けられ、内燃機関３をミラーサイクルで運転するための遅閉じカム１１ｃと、カムシャフト１０に設けられ、吸気弁の閉弁タイミングが遅閉じカム１１ｃよりも早いカムプロフィールを有する通常カム（低速カム１１ａ、高速カム１１ｄ）と、吸気弁を開閉駆動するカムを遅閉じカム１１ｃと通常カムに切り換える切換え機構（カムプロフィール切換え機構１３）と、車両の運転状態を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ３４）と、検出された車両の運転状態が、始動時またはアイドリング時であるときには吸気弁を通常カムによって開閉駆動し、定速走行中であるときには吸気弁を遅閉じカム１１ｃによって開閉駆動するように切換え機構を制御する切換え機構制御手段（ＥＣＵ２）と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
この内燃機関の動弁装置によれば、カムシャフトには、吸気弁を開閉駆動するカムとして、カムプロフィールが互いに異なる遅閉じカムおよび通常カムが設けられており、これらの遅閉じカムおよび通常カムは、切換え機構によって選択的に切り換えられる。また、切換え機構の動作は、切換え機構制御手段によって制御され、検出された車両の運転状態が、始動時またはアイドリング時であるときには、吸気カムが通常カムに切り換えられる。それにより、始動時やアイドリング時に、遅閉じカムを用いた場合に発生する燃焼の悪化が防止され、燃焼の安定性を確保することができる。また、検出された車両の運転状態が、定速走行中であるときには、吸気カムが遅閉じカムに切り換えられる。それにより、定速走行中のポンピングロスを低減させることができ、燃費を向上させることができる。以上のように、吸気カムを、車両の運転状態に応じて、遅閉じカムと通常カムに切り換えることによって、低負荷運転領域における燃焼の安定化と燃費の向上を両立させることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の動弁装置において、吸気弁は少なくとも第１および第２の吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２で構成され、カムシャフト１０に設けられ、吸気弁のリフトを実質的に休止させるカムプロフィールを有する休止カム１１ｂと、内燃機関３の負荷を表す負荷パラメータ（アクセル開度ＡＣＣ）を検出する負荷パラメータ検出手段（アクセル開度センサ３５）と、をさらに備え、切換え機構制御手段は、車両の運転状態が定速走行中である場合において、負荷パラメータ検出手段によって検出された負荷パラメータが所定値ＡＣｂ未満のときには、休止カム１１ｂによって第１吸気弁ＩＶ１を、遅閉じカム１１ｃによって第２吸気弁ＩＶ２をそれぞれ開閉駆動し、負荷パラメータが所定値ＡＣｂ以上のときには、第１および第２の吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２を遅閉じカム１１ｃによって開閉駆動するように切換え機構を制御することを特徴とする。
【００１１】
この動弁装置によれば、吸気弁は、少なくとも第１および第２の吸気弁で構成されている。また、カムシャフトには、さらに休止カムが設けられている。そして、切換え機構を制御することにより、車両の運転状態が定速走行中である場合において、負荷パラメータ検出手段によって検出された内燃機関の負荷パラメータが所定値未満のときには、第１吸気弁を休止カムによって、第２吸気弁を遅閉じカムによってそれぞれ開閉駆動する。それにより、所定値を、低負荷運転領域内での負荷の高い側と負荷の低い側との境界を示す値として設定することによって、内燃機関が低負荷運転領域内の負荷の低い側にある場合において、燃焼室内にスワールを生成させることによって、閉弁タイミングの遅い遅閉じカムを用いても、燃焼の悪化を抑制することができ、燃焼の安定性を確保することができる。また、車両の運転状態が定速走行中である場合において、負荷パラメータが所定値以上のとき、すなわち、内燃機関が低負荷運転領域内の負荷の高い側にあるときには、遅閉じカムのみによって第１および第２の吸気弁を開閉駆動する。それにより、定速走行中のポンピングロスをさらに低減させることができ、燃費を向上させることができる。このように、車両の定速走行時における内燃機関の負荷に応じて、吸気カムを使い分けることによって、燃焼の安定化と燃費の向上をさらに図ることができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、内燃機関の吸気弁（実施形態における（以下、本項において同じ）第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２）を開閉駆動する内燃機関の動弁装置であって、内燃機関３の回転に同期して回転駆動されるカムシャフト１０と、カムシャフト１０に設けられ、内燃機関３をミラーサイクルで運転するための遅閉じカム１１ｃと、カムシャフト１０に設けられ、吸気弁の閉弁タイミングが遅閉じカム１１ｃよりも早いカムプロフィールを有する通常カム（低速カム１１ａ、高速カム１１ｄ）と、吸気弁を開閉駆動するカムを遅閉じカム１１ｃと通常カムに切り換える切換え機構（カムプロフィール切換え機構１３）と、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ３４）と、内燃機関３の負荷パラメータ（アクセル開度ＡＣＣ、エンジン回転数Ｎｅ）を検出する負荷パラメータ検出手段（クランク角センサ３４、アクセル開度センサ３５）と、検出された負荷パラメータが第１所定値ＡＣｃ、Ｎｂ未満の場合において、運転状態検出手段によって検出された内燃機関３の運転状態が、始動時またはアイドリング時であるときには吸気弁を通常カムによって開閉駆動し、始動時以外およびアイドリング時以外であるときには吸気弁を遅閉じカム１１ｃによって開閉駆動するように切換え機構を制御する切換え機構制御手段（ＥＣＵ２）と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
この動弁装置によれば、カムシャフトには、吸気弁を開閉駆動するカムとして、カムプロフィールが互いに異なる遅閉じカムおよび通常カムが設けられており、これらの遅閉じカムおよび通常カムは、切換え機構によって選択的に切り換えられる。また、切換え機構の動作は、切換え機構制御手段によって制御され、検出された内燃機関の負荷パラメータが、第１所定値未満の場合において、検出された車両の運転状態が、始動時またはアイドリング時であるときには、吸気カムが通常カムに切り換えられる。それにより、第１所定値を低負荷運転領域の上限値として設定することによって、内燃機関が低負荷運転領域にある場合において、始動時やアイドリング時に、遅閉じカムを用いたときに発生する燃焼の悪化が防止され、燃焼の安定性を確保することができる。また、検出された車両の運転状態が、始動時以外およびアイドリング時以外であるときには、吸気カムが遅閉じカムに切り換えられる。それにより、内燃機関が低負荷運転領域にあるときのポンピングロスを低減させることができ、燃費を向上させることができる。以上のように、吸気カムを、車両の運転状態に応じて、遅閉じカムと通常カムに切り換えることによって、低負荷運転領域における燃焼の安定化と燃費の向上を両立させることができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の内燃機関の動弁装置において、吸気弁は少なくとも第１および第２の吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２で構成され、カムシャフト１０に設けられ、吸気弁のリフトを実質的に休止させるカムプロフィールを有する休止カム１１ｂをさらに備え、切換え機構制御手段は、内燃機関３の負荷パラメータが第１所定値ＡＣｃよりも低い場合において、内燃機関３の負荷が第１所定値ＡＣｃよりも低い第２所定値ＡＣｂ未満であるときには休止カム１１ｂによって第１吸気弁ＩＶ１を、遅閉じカム１１ｃによって第２吸気弁ＩＶ２をそれぞれ開閉駆動し、内燃機関３の負荷が第２所定値ＡＣｂ以上かつ第１所定値ＡＣｃ未満であるときには第１および第２の吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２を遅閉じカム１１ｃによって開閉駆動するように切換え機構を制御することを特徴とする。
【００１５】
この動弁装置によれば、吸気弁は、少なくとも第１および第２の吸気弁で構成されている。また、カムシャフトには、さらに休止カムが設けられている。そして、切換え機構を制御することにより、負荷検出手段によって検出された内燃機関の負荷が、第１所定値よりも低い場合において、内燃機関の負荷が第２所定値未満であるときには、第１吸気弁を休止カムによって、第２吸気弁を遅閉じカムによってそれぞれ開閉駆動する。それにより、前述したように、第１所定値を低負荷運転領域の上限値として設定することによって、内燃機関が低負荷運転領域にある場合において、燃焼室内にスワールを生成させることにより、閉弁タイミングの遅い遅閉じカムを用いても、燃焼の悪化を抑制することができ、燃焼の安定性を確保することができる。また、内燃機関の負荷が、第２所定値以上かつ第１所定値未満であるときには、遅閉じカムのみによって第１および第２の吸気弁を開閉駆動する。それにより、内燃機関が低負荷運転領域にあるときのポンピングロスをさらに低減させることができ、燃費を向上させることができる。このように、内燃機関の負荷に応じて、吸気カムを使い分けることによって、燃焼の安定化と燃費の向上をさらに図ることができる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項２または４に記載の内燃機関の動弁装置において、通常カムは、吸気弁のリフト量が遅閉じカム１１ｃ以下であるカムプロフィールを有する低速カム１１ａと、遅閉じカム１１ｃおよび低速カム１１ａよりも吸気弁のリフト量が大きいカムプロフィールを有する高速カム１１ｄと、で構成され、休止カム１１ｂおよび第１吸気弁ＩＶ１に当接する第１ロッカアーム（休止ロッカアーム１２ｂ）と、遅閉じカム１１ｃに当接する第２ロッカアーム（遅閉じロッカアーム１２ｃ）と、低速カム１１ａおよび第２吸気弁ＩＶ２に当接する第３ロッカアーム（低速ロッカアーム１２ａ）と、高速カム１１ｄに当接する第４ロッカアーム（高速ロッカアーム１２ｄ）と、をさらに備え、切換え機構は、第２ロッカアームおよび第３ロッカアームを互いに連結・遮断する第１切換え機構７と、第１ロッカアームおよび第３ロッカアームを互いに連結・遮断する第２切換え機構８と、第１ロッカアーム、第３ロッカアームおよび第４ロッカアームを互いに連結・遮断する第３切換え機構９と、を有し、第１ロッカアームは、第３ロッカアームよりもカムシャフト１０の軸線方向の幅が小さく、第２ロッカアームは、第１ロッカアームと第３ロッカアームとの間に配置されるとともに、第４ロッカアームは、第１ロッカアームの第２ロッカアームと反対側に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
この動弁装置によれば、カムシャフトには、通常カムとして、低速カムおよび高速カムがさらに設けられている。また、休止カム、遅閉じカム、低速カム、および高速カムには、第１〜第４ロッカアームがそれぞれ当接し、第１および第２の吸気弁には、第１および第３ロッカアームがそれぞれ当接している。また、切換え機構は、第１〜第３の切換え機構を有しており、これらによって、対応するロッカアームを連結・遮断することにより、吸気弁を開閉駆動する吸気カムが選択的に切り換えられる。
【００１８】
具体的には、第２切換え機構によって、第１および第３ロッカアームのみを連結すると、低速カムによる吸気弁のリフト量が、休止カムよりも大きいことにより、第１および第２吸気弁はいずれも低速カムによって開閉駆動される。すなわち、請求項１における始動時またはアイドリング時の開閉駆動状態、および請求項３における負荷パラメータが第１所定値未満且つ始動時またはアイドリング時の開閉駆動状態を実現できる。また、第１および第２切換え機構によって、第１〜第３ロッカアームを互いに連結すると、第１および第２の吸気弁を、遅閉じカムによって遅閉じすることができる。すなわち、請求項２における定速走行中で且つ負荷パラメータが所定値以上であるときの開閉駆動状態、および請求項４における負荷パラメータが第２所定値以上かつ第１所定値未満であるときの開閉駆動状態を実現できる。一方、第１切換え機構によって、第２および第３ロッカアームのみを連結すると、第２吸気弁は遅閉じカムによって開閉駆動され、第１吸気弁は休止カムによって駆動される。すなわち、請求項２における定速走行中で且つ負荷パラメータが所定値未満であるときの開閉駆動状態、および請求項４における負荷パラメータが第２所定値未満であるときの開閉駆動状態を実現できる。また、第３切換え機構によって、第１、第３および第４ロッカアームを互いに連結すると、高速カムによるリフト量が、吸気カム中で最も大きいことにより、第１および第２吸気弁はいずれも高速カムによって開閉駆動される。これにより、吸入空気量が増大することで、より大きな出力が得られる。その他、連結・遮断する第１〜第３ロッカアームの組合わせにより、第１および第２吸気弁を開閉駆動する吸気カムを選択的に且つ多様に切り換えることができる。
【００１９】
また、第１〜第４ロッカアームは、第４、第１、第２および第３の順に並んで配置されている。第１ロッカアームは、第３ロッカアームよりも幅が小さいので、ロッカアームを上記のように配置した場合には、第４を第３の外側に配置した場合よりも、カムシャフトの軸線方向についてみたときの、燃焼室の中心から第４ロッカアームの端までの距離を短くすることができ、ロッカアーム全体を、燃焼室に対してバランスよく配置することができる。
【００２０】
【発明の実施形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の動弁装置について説明する。図１は、本発明を適用した内燃機関の動弁装置１の概略構成を示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、図示しない車両に搭載された直列４気筒（図２に１気筒のみ図示）ＤＯＨＣ型のガソリンエンジンである。図２に示すように、各気筒４には、第１および第２の吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２（吸気弁）と、第１および第２の排気弁ＥＶ１、ＥＶ２が設けられている。図３に第１吸気弁ＩＶ１の例を示すように、吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２は、エンジン３の吸気ポート３ａを閉鎖する閉弁位置（図３に示す位置）と、燃焼室３ｂ内に突出し、吸気ポート３ａを開放する開弁位置（図示せず）との間で移動自在に設けられており、コイルばね３ｃによって、閉弁位置側に付勢されている。
【００２１】
図１に示すように、動弁装置１は、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２を開閉駆動する吸気側のカム式動弁機構５と、第１および第２排気弁ＥＶ１、ＥＶ２を開閉駆動する排気側のカム式動弁機構６と、カム式動弁機構５の後述する吸気カム１１のカムプロフィールを切り換えるためのカムプロフィール切換え機構１３（切換え機構）と、カムプロフィール切換え機構１３の動作を制御するＥＣＵ２（切換え機構制御手段）などで構成されている。
【００２２】
吸気側のカム式動弁機構５は、カムシャフト１０と、カムシャフト１０に一体に設けられた吸気カム１１と、吸気カム１１により駆動され、カムシャフト１０の回転運動を吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２の往復運動に変換するための回動自在のロッカアーム１２などで構成されている。カムシャフト１０は、従動スプロケットおよびタイミングチェーン（ともに図示せず）を介して、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）に連結されており、クランクシャフトにより、その２回転あたり１回転の割合で回転駆動される。
【００２３】
図１に示すように、吸気カム１１は、通常カムとしての低速カム１１ａと、非常に低いカムプロフィールを有する休止カム１１ｂと、両カム１１ａ、１１ｂの間に配置された、遅閉じカム１１ｃと、低速カム１１ａよりも高いカムプロフィールを有し、休止カム１１ｂの遅閉じカム１１ｃと反対側に配置された通常カムとしての高速カム１１ｄで構成されている。これらの吸気カム１１は、カムシャフト１０と一体に設けられている。また、これらの吸気カム１１のうち、カムシャフト１０の軸線方向の幅は、休止カム１１ｂが最も小さく、高速カム１１ｄが最も大きい。なお、休止カム１１ｂとして、リフト量が０のカムプロフィールを有するものを用いてもよい。
【００２４】
図４に示すように、遅閉じカム１１ｃによるリフト曲線（同図（ｂ））は、そのリフト量が最大に達するまでは、低速カム１１ａによるリフト曲線（同図（ａ））と同じである。一方、閉弁タイミングは、低速カム１１ａよりも遅くなるように設定されている。具体的には、低速カム１１ａによる閉弁タイミングは、エンジン３の駆動力が最大になるように設定されており、それによるリフト量が最大に達した後、速やかに閉弁が開始される。そして、クランクシャフトのクランク角が吸気行程終了時のＢＤＣ（下死点）付近に達するのとほぼ同時に、閉弁が終了する。一方、遅閉じカム１１ｃは、それによるリフト量が最大に達した後、クランク角が吸気行程終了時のＢＤＣ付近を少し超えるまで最大リフト量を維持した後、閉弁が開始される。すなわち、遅閉じカム１１ｃは、閉弁タイミングが低速カム１１ａよりも遅く設定されており、エンジン３を、いわゆるミラーサイクルで運転するためのものである。
【００２５】
ロッカアーム１２は、低速、休止、遅閉じおよび高速カム１１ａ〜１１ｄにそれぞれ対応する、第３ロッカアームとしての低速ロッカアーム１２ａ、第１ロッカアームとしての休止ロッカアーム１２ｂ、第２ロッカアームとしての遅閉じロッカアーム１２ｃおよび第４ロッカアームとしての高速ロッカアーム１２ｄで構成されている。これらの低速、休止および高速ロッカアーム１２ａ、１２ｂ、１２ｄはそれぞれ、中央部がロッカシャフト１４に回動自在に取り付けられている。また、遅閉じロッカアーム１２ｃは、他のロッカアーム１２よりも短く形成されており、一端部がロッカシャフト１４に回動自在に取り付けられている。また、これらのロッカアーム１２には、吸気カム１１の低速、休止、遅閉じおよび高速カム１１ａ〜１１ｄが、ローラ１５ａ〜１５ｄを介してそれぞれ摺接している。また、休止ロッカアーム１２ｂおよび低速ロッカアーム１２ａはそれぞれ、第１吸気弁ＩＶ１および第２吸気弁ＩＶ２の上端に当接している。また、ロッカシャフト１４には、次に述べるカムプロフィール切換え機構１３用の第１〜第３油路１６ａ〜１６ｃが形成されている。
【００２６】
カムプロフィール切替え機構１３は、低速および遅閉じロッカアーム１２ａ、１２ｃを互いに連結・遮断する第１切換え機構７と、低速および休止ロッカアーム１２ａ、１２ｂを互いに連結・遮断する第２切換え機構８と、低速、休止および高速ロッカアーム１２ａ、１２ｂ、１２ｄを互いに連結・遮断する第３切換え機構９によって構成されている。
【００２７】
第１切換え機構７は、低速および遅閉じロッカアーム１２ａ、１２ｃの連結・遮断を油圧により切り換えるための第１切換え弁１７ａと、この第１切換え弁１７ａへの油圧の供給・停止を切り換える第１油圧切換え機構１８ａを有している。
【００２８】
図５に示すように、第１切換え弁１７ａは、ピストン弁で構成されており、低速および遅閉じロッカアーム１２ａ、１２ｃの一端部に、互いに連続するように形成されたシリンダ１９ａ、１９ｃと、これらのシリンダ１９ａ、１９ｃ内にそれぞれ摺動自在に設けられ、互いに軸線方向に当接するピストン２０ａ、２０ｃを有している。ピストン２０ｃの休止ロッカアーム１２ｂ側には、油室２１が形成され、ピストン２０ａとシリンダ１９ａの間には、ピストン２０ａを遅閉じロッカアーム１２ｃ側に付勢するコイルばね２２が配置されている。
【００２９】
また、油室２１は、遅閉じロッカアーム１２ｃに形成された油路２３、およびロッカシャフト１４内の第１油路１６ａを介して、第１油圧切換え機構１８ａに連通している。この第１油圧切換え機構１８ａは、電磁弁およびスプール（ともに図示せず）などで構成され、オイルポンプ（図示せず）に接続されていて、ＥＣＵ２からの制御信号で駆動されることによって、第１油路１６ａなどを介した第１切換え弁１７ａへの油圧の供給・停止を切り換える。
【００３０】
以上の構成により、第１油圧切換え機構１８ａから第１切換え弁１７ａへの油圧の供給が停止されている状態では、第１切換え弁１７ａのピストン２０ａ、２０ｃは、コイルばね２２の付勢力によって図５に示す位置に保持され、それぞれシリンダ１９ａ、１９ｃにのみ係合しており、したがって、低速および遅閉じロッカアーム１２ａ、１２ｃは、互いに遮断され、独立して回動する。その結果、カムシャフト１０の回転に伴い、低速ロッカアーム１２ａが低速カム１１ａで駆動されることで、第２吸気弁ＩＶ２は、低速カム１１ａのカムプロフィールに応じた低速バルブタイミング（以下「低速Ｖ／Ｔ」という）で開閉駆動される。
【００３１】
一方、図示しないが、第１油圧切換え機構１８ａから第１切換え弁１７ａの油室２１へ油圧が供給されると、第１切換え弁１７ａのピストン２０ａ、２０ｃが、コイルばね２２側にその付勢力に抗してスライドすることで、ピストン２０ｃがシリンダ１９ａ、１９ｃにまたがって係合する。これにより、低速および休止ロッカアーム１２ａ、１２ｃが連結され（図示せず）、一体に回動する。その結果、カムシャフト１０の回転に伴い、前述した低速カム１１ａおよび遅閉じカム１１ｃの関係から、低速および遅閉じロッカアーム１２ａ、１２ｃは、最大リフト量に達するまでは、低速カム１１ａ（＝遅閉じカム１１ｃ）で駆動され、その後、遅閉じカム１１ｃで保持されることにより、第２吸気弁ＩＶ２は、遅閉じカム１１ｃのカムプロフィールに応じた遅閉じバルブタイミング（以下「遅閉じＶ／Ｔ」という）で開閉駆動される。
【００３２】
第２切換え機構８は、基本的に第１切換え機構７と同じ構成であり、低速および休止ロッカアーム１２ａ、１２ｂの連結・遮断を油圧により切り換えるための第２切換え弁１７ｂと、この第２切換え弁１７ｂへの油圧の供給・停止を切り換える第２油圧切換え機構１８ｂを有している。また、この第２切換え弁１７ｂは、低速および休止ロッカアーム１２ａおよび１２ｂに摺動自在に設けられたピストン２６ａ、２６ｂと、ピストン２６ｂに形成された油室２７と、ピストン２６ａを休止ロッカアーム１２ｂ側に付勢するコイルばね２８を有している。油室２８は、休止ロッカアーム１２ｂに形成された油路２９、およびロッカシャフト１４内に形成された第２油路１６ｂを介して、第２油圧切換え機構１８ｂに連通している。この第２油圧切換え機構１８ｂが、ＥＣＵ２で制御されることによって、第２切換え弁１７ｂへの油圧の供給・停止が切り換えられる。
【００３３】
以上の構成によれば、第２切換え弁１７ｂに油圧が供給されていないときには、ピストン２６ａ、２６ｂが、コイルばね２８の付勢力により、それぞれ低速および休止ロッカアーム１２ａ、１２ｂにのみ係合することで、両ロッカアーム１２ａ、１２ｂは互いに遮断され、独立して回動する。その結果、カムシャフト１０の回転に伴い、休止ロッカアーム１２ｂが休止カム１１ｂで駆動されることで、第１吸気弁ＩＶ１は、休止カム１１ｂのカムプロフィールに応じた休止バルブタイミング（以下「休止Ｖ／Ｔ」という）で開閉駆動される。一方、第２吸気弁ＩＶ２は、前述したように、低速カム１１ａにより低速Ｖ／Ｔで開閉駆動される。
【００３４】
一方、図示しないが、第２油圧切換え機構１８ｂから第２切換え弁１７ｂの油室２７へ油圧が供給されると、第２切換え弁１７ｂのピストン２６ａ、２６ｂが、コイルばね２８側にその付勢力に抗してスライドすることで、ピストン２６ｂが低速および休止ロッカアーム１２ａ、１２ｂにまたがって係合する。これにより、両ロッカアーム１２ａ、１２ｂが連結され（図示せず）、一体に回動することによって、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２はいずれも、低速カム１１ａにより低速Ｖ／Ｔで開閉駆動される。
【００３５】
第３切換え機構１３ｃは、低速、休止、および高速ロッカアーム１２ａ、１２ｂおよび１２ｄの連結・遮断を油圧により切り換えるための第３切換え弁１７ｃと、この第３切換え弁１７ｃへの油圧の供給・停止を切り換える第３油圧切換え機構１８ｃを有している。また、第３切換え弁１７ｃは、低速、休止および高速ロッカアーム１２ａ、１２ｂおよび１２ｄにそれぞれ摺動自在に設けられたピストン３０ａ、３０ｂおよび３０ｄと、ピストン３０ｄに形成された油室３１と、ピストン３０ａを休止ロッカアーム１２ｂ側に付勢するコイルばね３２を有している。油室３１は、高速ロッカアーム１２ｄに形成された油路３３、およびロッカシャフト１４内に形成された第３油路１６ｃを介して、第３油圧切換え機構１８ｃに連通している。この第３油圧切換え機構１８ｃが、ＥＣＵ２で制御されることによって、第３切換え弁１７ｃへの油圧の供給・停止が切り換えられる。
【００３６】
以上の構成によれば、第３切換え弁１７ｃに油圧が供給されていないときには、ピストン３０ａ、３０ｂおよび３０ｄは、コイルばね３２の付勢力によりそれぞれ低速、休止および高速ロッカアーム１２ａ、１２ｂ、１２ｄにのみ係合することで、低速、休止および高速ロッカアーム１２ａ、１２ｂ、１２ｄは互いに遮断され、独立して回動する。その結果、カムシャフト１０の回転に伴い、第１吸気弁ＩＶ１は、休止カム１１ａにより休止Ｖ／Ｔで開閉駆動される。また、第２吸気弁ＩＶ２は、低速カム１１ｂにより低速Ｖ／Ｔで開閉駆動される。
【００３７】
一方、図示しないが、第３油圧切換え機構１８ｃから第３切換え弁１７ｃの油室３１へ油圧が供給されると、第３切換え弁１７ｃのピストン３０ａ、３０ｂおよび３０ｄが、コイルばね３２側にその付勢力に抗してスライドすることで、ピストン３０ｂが低速および休止ロッカアーム１２ａ、１２ｂにまたがって係合すると同時に、ピストン３０ｄが休止および高速ロッカアーム１２ｂ、１２ｄにまたがって係合する。これにより、低速および休止ロッカアーム１２ａ、１２ｂが高速ロッカアーム１２ｄと連結された連結状態（図示せず）となり、一体に回動する。その結果、カムシャフト１０の回転に伴い、低速および休止ロッカアーム１２ａ、１２ｂが、高速ロッカアーム１２ｄを介して、最も大きいカムプロフィールを有する高速カム１１ｄによって駆動されることで、第１および第２の吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２はいずれも、高速カム１１ｄのカムプロフィールに応じた高速バルブタイミング（以下「高速Ｖ／Ｔ」という）で開閉駆動される。
【００３８】
以上のように、第１〜第３切換え機構７〜９は、それぞれに対応するロッカアーム１２を互いに連結する連結側と、遮断する遮断側とに切り換えて駆動される。また、第１〜第３切換え機構７〜９は、ＥＣＵ２により互いに独立して制御されており、１つのみが駆動するだけでなく、複数のものを同時に駆動することも可能であり、それにより、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２を開閉駆動する吸気カム１１を、選択的に切り換えることができる。
【００３９】
一方、第１および第２排気弁ＥＶ１、ＥＶ２を駆動する排気側のカム式動弁装置６は、図１に示すように、排気カムシャフト２４と、排気カムシャフト２４に設けられた排気カム２５ａ、２５ｂと、排気ロッカアーム（図示せず）などで構成されている。両排気弁ＥＶ１、ＥＶ２は、排気カム２５ａ、２５ｂのカムプロフィールに応じたリフト量および開閉タイミングでそれぞれ開閉駆動される。なお、この排気側のカム式動弁機構６にも、吸気側のカム式動弁機構５と同様、カムプロフィール切換え機構を設けることによって、第１および第２排気弁ＥＶ１、ＥＶ２を、例えば低速バルブタイミングと高速バルブタイミングに切り換えるようにしてもよい。
【００４０】
クランクシャフトの周囲には、クランク角センサ４２（運転状態検出手段）が設けられている。このクランク角センサ４２は、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＹＬ信号、ＴＤＣ信号、およびＣＲＫ信号を、それぞれ所定のクランク角度位置で発生し、ＥＣＵ２に出力する。ＣＹＬ信号は、特定の気筒４の所定クランク角度位置で発生される。ＴＤＣ信号は、各気筒４のピストン（図示せず）が吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０°ごとに１パルスが出力される。また、ＣＲＫ信号は、ＴＤＣ信号よりも短い所定のクランク角度の周期（例えば３０°ごと）で発生される。ＥＣＵ２は、これらのＣＹＬ信号、ＴＤＣ信号およびＣＲＫ信号に基づき、気筒４ごとのクランク角度位置を判別するとともに、ＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）Ｎｅを算出する。さらに、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ４３（負荷検出手段）から、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量であるアクセル開度ＡＣＣを表す検出信号が、入力される。
【００４１】
ＥＣＵ２は、本実施形態において、切換え機構制御手段を構成するものであり、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、および入出力インターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述したセンサ４２、４３の検出信号はそれぞれ、入力インターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、車両の運転状態を判別するとともに、その判別結果に応じて、カムプロフィール切換え機構１３の動作を、以下のように制御する。
【００４２】
図６は、この動弁制御処理を示しており、この動弁制御処理は、ＴＤＣ信号の発生ごとに実行される。この処理では、まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、エンジン３が始動中であるか否かを判別する。この判別は、例えばエンジン３の回転数Ｎｅに基づいて行われ、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数（例えば５００ｒｐｍ）以下のときに、始動中と判別する。この判別結果がＹＥＳで、エンジン３が始動中のときには、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２をそれぞれ低速Ｖ／Ｔに設定する（ステップ２）。次いで設定したバルブタイミングに基づいて、第１〜第３切換え機構７〜９を制御する。すなわち、第２切換え機構８を接続側に、第１および第３切換え機構７、９を遮断側に駆動し（ステップ３）、本処理を終了する。
【００４３】
一方、前記ステップ１の判別結果がＮＯで、エンジン３が始動中でないときには、車両が運転領域Ａにあるか否かを判別する（ステップ４）。図７は、車両の運転領域を定めたマップの一例を示しており、運転領域Ａは、エンジン回転数Ｎｅ値が所定値Ｎａ（例えば７５０ｒｐｍ）未満で、且つアクセル開度ＡＣＣが所定値ＡＣａ（例えば１５％）未満のアイドル運転領域に、運転領域Ｂ１は、Ｎｅ値が第１所定値としての所定値Ｎｂ（例えば２５００ｒｐｍ）未満で且つＡＣＣ値が、第２所定値としての所定値ＡＣｂ（例えば４０％）未満の、低負荷運転領域のうちの運転領域Ａを除く低回転・低負荷領域（以下「低負荷モード域」という）に、運転領域Ｂ２は、Ｎｅ値が第１所定値としての所定値Ｎｂ未満で且つＡＣＣ値が、第１所定値としての所定値ＡＣｃ（例えば７０％）未満の、低負荷運転領域のうちの低回転・中負荷領域（以下「中負荷モード域」という）に、それぞれ相当している。なお、運転領域Ｂ１、Ｂ２は、車両が定速走行中（モード域）である領域、すなわち低負荷運転領域である。また、運転領域Ｃは、Ｎｅ値が第２所定値Ｎ２未満で且つＡＣＣ値が第３所定値ＡＣ３以上の低回転・高負荷領域に、運転領域Ｄは、Ｎｅ値が第２所定値Ｎ２以上の高回転領域に、それぞれ相当している
【００４４】
図８は、このようにして定められた運転領域マップに応じた第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２のバルブタイミングの設定例を示しており、ＥＣＵ２のＲＯＭに記憶されている。
【００４５】
前記ステップ２の判別結果がＹＥＳで、エンジン３が運転領域Ａ（アイドリング領域）にあるときには、図８の設定マップに基づいて、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２を、低速Ｖ／Ｔにそれぞれ設定する（ステップ４）。次いで、前記ステップ３と同様に、第２切換え機構８を接続側に、第１および第３切換え機構７、９を遮断側に駆動し（ステップ５）、本処理を終了する。すなわち、エンジン３がアイドリング領域にあるときには、遅閉じカム１２ｃによる遅閉じＶ／Ｔでの開閉駆動を行わないことにより、燃焼の悪化を抑制することができ、燃焼の安定性を確保することができる。
【００４６】
前記ステップ４の判別結果がＮＯのときには、エンジン３が運転領域Ｂ１（低負荷モード域）にあるか否かを判別し（ステップ６）、その判別結果がＹＥＳであるときには、図８の設定マップに基づいて、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２を、休止Ｖ／Ｔおよび遅閉じＶ／Ｔにそれぞれ設定する（ステップ７）。次いで、前記ステップ３に進み、ステップ７の設定に基づいて、第１切換え機構７を接続側に、第２および第３切換え機構８、９を遮断側に駆動し、本処理を終了する。このように、エンジン３が運転領域Ｂ１、すなわち定速走行中であり、且つ低回転・低負荷領域にあるときには、混合気の大部分を、第２吸気弁ＩＶ２から吸入させることにより、燃焼室内にスワールを生成させることによって、燃焼の悪化を抑制することができ、燃焼の安定性を確保することができる。
【００４７】
前記ステップ６の判別結果がＮＯのときには、エンジン３が運転領域Ｂ２（中負荷モード域）にあるか否かを判別し（ステップ８）、その判別結果がＹＥＳであるときには、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２を、両方とも遅閉じＶ／Ｔに設定する（ステップ９）。次いで、前記ステップ３に進み、ステップ９の設定に基づいて、第１および第２切換え機構７、８を接続側に、第３切換え機構９を遮断側に駆動し、本処理を終了する。このように、エンジン３が運転領域Ｂ２、すなわち定速走行中であり、且つ低回転・中負荷領域にあるときには、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２の閉弁タイミングを遅らせることで、ポンピングロスを低減でき、燃費を向上させることができる。
【００４８】
前記ステップ８の判別結果がＮＯのときには、エンジン３が運転領域Ｃ（低回転・高負荷領域）にあるか否かを判別し（ステップ１０）、その答がＹＥＳであるときには、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２を、両方とも低速Ｖ／Ｔに設定する（ステップ１１）。次いで、ステップ３に進み、ステップ１１の設定に基づいて、第２切換え機構８を接続側に、第１および第３切換え機構７、９を遮断側に駆動し、本処理を終了する。このように、エンジン３が運転領域Ｃ、すなわち低回転・高負荷領域にあるときには、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２をいずれも低速Ｖ／Ｔで開閉駆動することにより、エンジン３の高出力を確保することができる。
【００４９】
前記ステップ１０の判別結果がＮＯのとき、すなわちエンジン３が運転領域Ｄ（高回転領域）にあるときには、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２を、両方とも高速Ｖ／Ｔに設定する（ステップ１２）。次いで、ステップ１２の設定に基づいて、第３切換え機構９を接続側に、第１および第２切換え機構７、８を遮断側に駆動し、本処理を終了する。このように、エンジン３が運転領域Ｄ、すなわち高回転領域にあるときには、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２をいずれも高速Ｖ／Ｔで開閉駆動することでリフト量を大きくし、吸入空気量を増大させることにより、より大きなエンジン３の出力を得ることができる。
【００５０】
以上のように、本実施形態の動弁装置によれば、カム式動弁機構５によって第１および第２の吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２を駆動するとともに、第１および第２の吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２を開閉駆動する吸気カム１１を、エンジン３の運転領域に応じて、第１〜第３切換え機構７〜９によって、選択的に切り換えることができる。それにより、エンジン３の運転領域ごとに、最適な燃費と出力を得ることができる。
【００５１】
すなわち、前述したように、エンジン３が始動中であるとき、またはアイドリング中であるときには、第１および第２の吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２は両方とも低速カム１１ａによって開閉駆動される。それにより、遅閉じカム１１ｃを用いた場合に発生する燃焼の悪化が抑制され、燃焼の安定性を確保することができる。また、エンジン３が定速走行中の低負荷モード域にあるときには、第１吸気弁ＩＶ１を休止カム１１ｂで、第２吸気弁ＩＶ２を遅閉じカム１１ｃでそれぞれ駆動し、燃焼室３ｂ内にスワールを生成させることにより、燃焼の悪化が抑制され、燃焼の安定性を確保することができる。また、エンジン３が定速走行中の中負荷モード域にあるときには、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２の両方が遅閉じカム１１ｃによって駆動されることにより、閉弁タイミングが遅延されることによって、ポンピングロスを低減することができ、それにより、燃費を向上させることができる。以上のように、吸気カム１１を、エンジン３の運転状態に応じて、遅閉じカム１２ｃと低速カム１２ａに切り換えることによって、低・中負荷運転領域における燃焼の安定化と燃費の向上を両立させることができる。
【００５２】
また、エンジン３が高回転領域にあるときには、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２が高速Ｖ／Ｔによって駆動されることにより、吸入空気量が増大することによって、より大きなエンジン３の出力得ることができる。
【００５３】
また、各ロッカアーム１２は、高速、休止、遅閉じおよび低速ロッカアーム１２ｄ、１２ｂ、１２ｃ、１２ａの順に並んで配置されている。休止ロッカアーム１２ｂは、低速ロッカアーム１２ａよりも幅が小さいので、高速ロッカアーム１２ｄを低速ロッカアーム１２ａの外側に配置した場合よりも、カムシャフト１０の軸線方向についてみたときの、燃焼室３ｂの中心から高速ロッカアーム１２ｄの端までの距離を短くすることができ、ロッカアーム１２全体を、燃焼室３ｂに対してバランスよく配置することができる。
【００５４】
図９は、上述した第１実施形態の変形例を模式的に示している。この変形例は、上述した第１実施形態と比較して、吸気カム１１およびロッカアーム１２などの構成は同じである一方、第３切換え機構９の構成のみが異なるものである。すなわち、第１実施形態では、低速、休止、および高速ロッカアーム１１ａ、１１ｂ、１１ｄを互いに連結・遮断するために、第３切換え機構９を用いているのに対して、この例では、第３切換え機構９に代えて、休止および高速ロッカアーム１２ａ、１２ｄを連結・遮断する切換え機構３６が設けられている。そして、運転領域Ｄにおいては、同図（ｅ）に示すように、この切換え機構３６と、第２切換え機構８を同時に連結側に駆動することによって、低速、休止および高速ロッカアーム１２ａ、１２ｂ、１２ｄが互いに連結され、それにより、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２の両方が、高速Ｖ／Ｔで開閉駆動される。他の運転領域においては、第１および第２切換え機構７、８を、第１実施形態と同様に制御することによって、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２は、第１実施形態と同様のバルブタイミングで開閉駆動される。したがって、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
図１０は、本発明の第２実施形態を示している。この第２実施形態では、吸気カム１１は、遅閉じカム１１ｃおよび高速カム１１ｄによって、ロッカアーム１２は、これらに対応する遅閉じおよび高速ロッカアーム１２ｃ、１２ｅによって、それぞれ構成されている。高速ロッカアーム１２ｄは、カムシャフト１０の軸線方向に延びるようにＬ字形に形成されていて、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２の両方に当接している。
【００５６】
このような構成により、本実施形態では、運転領域Ａにおいては、切換え機構３７を遮断側に駆動することによって、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２は、ともに高速Ｖ／Ｔで開閉駆動される（図１０（ａ））。それにより、燃焼の悪化が防止され、燃焼の安定性を確保することができる。また、運転領域Ｂ１、Ｂ２においては、切換え機構３７を連結側に駆動することによって、遅閉じおよび高速ロッカアーム１２ｃ、１２ｄが連結されることによって、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２は、ともに遅閉じカム１１ｃによって遅閉じＶ／Ｔで駆動される（同図（ｂ））。それにより、ポンピングロスが低減され、燃費を向上させることができる。また、運転領域Ｃ、Ｄにおいては、切換え機構３７を遮断側に駆動することによって、両吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２は、運転領域Ａと同様に、両方とも高速Ｖ／Ｔで開閉駆動される（同図（ｃ））。それにより、エンジン３の高出力を確保することができる。
【００５７】
図１１は、本発明の第３実施形態を示している。この第３実施形態では、吸気カム１１によって開閉駆動される吸気弁が、１つの吸気弁ＩＶで構成される点のみが第２実施形態と異なっている。また、各運転領域Ａ〜Ｄにおける切換え機構３７の動作も第２実施形態と同じであり、したがって、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
図１２は、本発明の第４実施形態を示す模式図である。この第４実施形態では、吸気弁１１は、休止、遅閉じおよび高速カム１１ｂ〜１１ｄによって構成され、ロッカアーム１２は、これらに対応する休止、遅閉じおよび高速ロッカアーム１２ｂ〜１２ｄによって構成されている。また、遅閉じおよび高速ロッカアーム１２ｃ、１２ｄを互いに連結・遮断する切換え機構３８と、休止、遅閉じおよび高速ロッカアーム１２ｂ〜１２ｄを互いに連結・遮断する切換え機構３９と、休止および高速ロッカアーム１２ｂ、１２ｄを互いに連結・遮断する切換え機構４０が設けられている。また、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２は、高速および休止ロッカアーム１２ｄ、１２ｂにそれぞれ当接している。
【００５９】
このような構成により、本実施形態では、運転領域Ａにおいては、切換え機構３８を接続側に、切換え機構３９、４０を遮断側にそれぞれ駆動することによって、第１吸気弁ＩＶ１は、高速Ｖ／Ｔで、第２吸気弁ＩＶ２は休止Ｖ／Ｔで、それぞれ開閉駆動される（同図（ａ））。それにより、燃焼の悪化が防止され、燃焼の安定性を確保することができる。また、運転領域Ｂ１、Ｂ２においては、切換え機構３９を接続側に、切換え機構３８、４０を遮断側にそれぞれ駆動することによって、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２は、遅閉じＶ／Ｔで開閉駆動される（同図（ｂ））。それにより、ポンピングロスが低減され、燃費を向上させることができる。また、運転領域Ｃ、Ｄにおいては、切換え機構４０を接続側に、切換え機構３８、３９を遮断側にそれぞれ駆動することによって、両吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２は、高速Ｖ／Ｔで開閉駆動駆動され（同図（ｃ））、それによって、より大きなエンジン３の出力を得ることができる。
【００６０】
図１３は、本発明の第５実施形態を示している。本実施形態は、上述した第４実施形態の休止カム１１ｂに代えて、低速カム１１ａを用いたものであり、他の構成および各運転領域Ａ〜Ｄにおける切換え機構３８〜４０の動作は、第４実施形態と同様である。したがって、運転領域Ａにおいて、第２吸気弁ＩＶ２が低速Ｖ／Ｔで開閉駆動される以外は、両吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２は、第４実施形態と同様のバルブタイミングで開閉駆動され、第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
図１４は、上述した各実施形態ごとに、使用する吸気カム１１の組合わせをまとめたテーブルである。吸気カム１１の組合わせは、この表に示す実施形態で説明したものに限定されることなく設定することが可能である。例えば、吸気弁の数は３個以上でもよく、また、エンジン３の運転領域を実施形態以外の設定にしてもよく、これらに応じて、吸気カム１１の組合わせを様々に設定することが可能である。また、設定された吸気カム１１の組合わせに応じて、吸気弁を開閉駆動する吸気カム１１を切り換える切換え機構の数や配置も、様々に組み合わせることができる。また、上述した各実施形態においては、吸気カム１１のカムプロフィールを切り換えるためのカムプロフィール切換え機構１３のみを用いているが、それに加えて、吸気カム１１の位相を連続的に可変制御する機構を用いることで、吸気弁の閉弁タイミングをより詳細に設定するようにしてもよい。
【００６２】
なお、上述した各実施形態は、内燃機関３の負荷パラメータを検出する負荷パラメータ検出手段として、クランク角センサ３４およびアクセル開度センサ３５を用いた例であるが、負荷パラメータ検出手段は、これに限定されることなく、吸気管内絶対圧センサなどの負荷パラメータを検出できるものであればよい。
【００６３】
また、上述した各実施形態は、本発明の動弁装置を車両用の内燃機関に適用した例であるが、本発明の動弁装置は、これに限定されることなく、他の産業機械用の内燃機関にも適用可能である。例えば船舶用の内燃機関や、発電用の内燃機関にも適用可能である。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の内燃機関の動弁装置は、通常のオットーサイクルとミラーサイクルを使い分ける際に、定速走行時または低負荷運転領域での燃焼の安定性と燃費の向上を両立させることができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による内燃機関の動弁装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】吸気弁および排気弁の配置を示す図である。
【図３】吸気弁および動弁装置を示す側面図である。
【図４】（ａ）低速カムおよび（ｂ）遅閉じカムのリフト曲線を示す図である。
【図５】図３の線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図である。
【図６】ＥＣＵによって実行される動弁制御処理のフローチャートの一例である。
【図７】図６の動弁制御処理で用いられる運転領域マップの一例である。
【図８】第１および第２吸気弁の閉弁タイミング設定を示すテーブルの一例である。
【図９】本発明の第１実施形態の変形例を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態を模式的に示す図である。
【図１１】本発明の第３実施形態を模式的に示す図である。
【図１２】本発明の第４実施形態を模式的に示す図である。
【図１３】本発明の第５実施形態を模式的に示す図である。
【図１４】使用する吸気カムの組合わせを実施形態ごとに示すテーブルである。
【符号の説明】
１　　　動弁装置
２　　　ＥＣＵ（切換え機構制御手段）
３　　　エンジン（内燃機関）
７　　　第１切換え機構
８　　　第２切換え機構
９　　　第３切換え機構
１０　　　カムシャフト
１１ａ　　低速カム（通常カム）
１１ｂ　　休止カム
１１ｃ　　遅閉じカム
１１ｄ　　高速カム（通常カム）
１２ａ　　低速ロッカアーム（第３ロッカアーム）
１２ｂ　　休止ロッカアーム（第１ロッカアーム）
１２ｃ　　遅閉じロッカアーム（第２ロッカアーム）
１２ｄ　　高速ロッカアーム（第４ロッカアーム）
１３　　　カムプロフィール切換え機構（切換え機構）
３４　　　クランク角センサ（運転状態検出手段）
３５　　　アクセル開度センサ（負荷検出手段）
ＩＶ１　　第１吸気弁（吸気弁）
ＩＶ２　　第２吸気弁（吸気弁）
ＡＣｃ　　所定値（第１所定値）
ＡＣｂ　　所定値（第２所定値）
Ｎｂ　　　所定値（第１所定値）
【図１】
2004068755.tif 000003
【図２】
2004068755.tif 000004
【図３】
2004068755.tif 000005
【図４】
2004068755.tif 000006
【図５】
2004068755.tif 000007
【図６】
2004068755.tif 000008
【図７】
2004068755.tif 000009
【図８】
2004068755.tif 000010
【図９】
2004068755.tif 000011
【図１０】
2004068755.tif 000012
【図１１】
2004068755.tif 000013
【図１２】
2004068755.tif 000014
【図１３】
2004068755.tif 000015
【図１４】
2004068755.tif 000016