(57)【要約】【課題】所定運転域では所定運転域を除く他の運転域よりも排気弁の開弁リフト量を小さくするとともに閉弁時期を早くすることで燃焼室内での排気還流を可能としたエンジンの動弁装置において、エンジンの運転状態に応じて内部排気還流量を連続的に変化させることができるようにする。【解決手段】所定運転域を除く他の運転域で排気弁ＶＥは動弁カム２９で開閉駆動され、所定運転域で排気弁ＶＥは電磁アクチュエータ３０で開閉駆動される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定運転域では所定運転域を除く他の運転域よりも排気弁（ＶＥ）の開弁リフト量を小さくするとともに閉弁時期を早くすることで燃焼室（１６）内での排気還流を可能としたエンジンの動弁装置において、前記所定運転域を除く他の運転域で前記排気弁（ＶＥ）を開閉駆動する動弁カム（２９）と、前記所定運転域で前記排気弁（ＶＥ）を開閉駆動する電磁アクチュエータ（３０）を備えることを特徴とするエンジンの動弁装置。
【請求項２】
弁ばね（２０）で閉弁側に付勢される排気弁（ＶＥ）に当接、係合される第１ロッカアーム（２６）と、第１ロッカアーム（２６）に隣接配置されるとともに前記動弁カム（２９）で揺動駆動される第２ロッカアーム（２７）と、第２ロッカアーム（２７）とは反対側で第１ロッカアーム（２６）に隣接配置されるとともに前記電磁アクチュエータ（３０）で揺動駆動される第３ロッカアーム（２８）と、前記他の運転域で第１および第２ロッカアーム（２６，２７）を連結するとともに第１および第３ロッカアーム（２６，２８）間を遮断する状態ならびに前記所定運転域で第１および第３ロッカアーム（２６，２８）を連結するとともに第１および第２ロッカアーム（２６，２７）間を遮断する状態を切換可能として第１〜第３ロッカアーム（２６〜２８）に設けられる連結切換機構（３１）とを備えることを特徴とする請求項１記載のエンジンの動弁装置。
【請求項３】
前記電磁アクチュエータ（３０）には、前記第１および第３ロッカアーム（２６，２８）の連結時には前記排気弁（ＶＥ）を開弁する側に第３ロッカアーム（２８）を付勢するアクチュエータ側ばね（５１）が設けられ、シリンダヘッド（１５）および第３ロッカアーム（２８）間には、前記第１および第３ロッカアーム（２６，２８）の連結時には前記排気弁（ＶＥ）を閉弁する側に第３ロッカアーム（２８）を付勢する第３ロッカアーム側ばね（５７）が設けられ、アクチュエータ側ばね（５１）のばね定数が、第３ロッカアーム側ばね（５７）のばね定数および前記弁ばね（２０）のばね定数の和に等しく設定されることを特徴とする請求項２記載のエンジンの動弁装置。
【請求項４】
前記連結切換機構（３１）の切換時作動時に第３ロッカアーム（２８）を第１ロッカアーム（２６）との設定相対位置に保持するように電磁アクチュエータ（３０）とは反対側から第３ロッカアーム（２８）に当接するトリガカム（５３）を備えることを特徴とする請求項２または３記載のエンジンの動弁装置。
【請求項５】
前記トリガカム（５３）は、その回転軸線を中心とする円弧状に形成されるとともに前記電磁アクチュエータ（３０）で第３ロッカアーム（２８）を揺動駆動すべき範囲に配置される低位部（５３ａ）と、前記連結切換機構（３１）の切換時作動時に第３ロッカアーム（２８）を第１ロッカアーム（２６）との設定相対位置に保持すべく第３ロッカアーム（２８）に当接するようにして前記低位部（５３ａ）から隆起した高位部（５３ｂ）とを外周に有し、前記動弁カム（２９）と同期して回転するようにして該動弁カム（２９）に連動、連結されることを特徴とする請求項４記載のエンジンの動弁装置。
【請求項６】
前記第３ロッカアーム（２８）は、燃焼室（１６）の中心部に先端部を突入させるようにして前記排気弁（ＶＥ）側からシリンダヘッド（１５）に取付けられる点火プラグ（２１）との間の距離が第１および第２ロッカアーム（２６，２７）に比べて大となる位置に配置されることを特徴とする請求項２記載のエンジンの動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定運転域では所定運転域を除く他の運転域よりも排気弁の開弁リフト量を小さくするとともに閉弁時期を早くすることで燃焼室内での排気還流を可能としたエンジンの動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの低負荷運転域で多量の既燃ガスを燃焼室内に残留させるようにして燃焼室内での排気還流を達成すべく、低負荷運転域では排気弁の開弁リフト量および閉弁時期を高負荷運転域よりも小さくかつ早くした動弁装置が既に知られている（たとえば特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２００９０２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のものでは、高負荷運転域で用いられるカムよりも開弁リフト量を小さくするとともに閉弁時期を早くしたカムを用いて低負荷運転域で排気弁を開閉駆動するようにしているので、内部排気還流量をエンジンの運転状態に応じて連続的に変化させることができなかった。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、エンジンの運転状態に応じて内部排気還流量を連続的に変化させることができるようにしたエンジンの動弁装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、所定運転域では所定運転域を除く他の運転域よりも排気弁の開弁リフト量を小さくするとともに閉弁時期を早くすることで燃焼室内での排気還流を可能としたエンジンの動弁装置において、前記所定運転域を除く他の運転域で前記排気弁を開閉駆動する動弁カムと、前記所定運転域で前記排気弁を開閉駆動する電磁アクチュエータを備えることを特徴とする。
【０００７】
このような請求項１記載の発明の構成によれば、所定運転域では排気弁の開弁リフト量を小さくかつ閉弁時期を早めるようにして多量の既燃ガスを燃焼室内に残留させるようにして燃焼室内での排気還流を達成することにより、燃費の低減および排気性状の向上を図ることが可能である。しかも所定運転域では作動時期を自在に変化し得る電磁アクチュエータを用いて排気弁を開閉駆動するので、排気弁の閉弁時期をエンジンの運転状態に応じて自在に変化させることが可能であり、排気還流量をエンジンの運転状態に適合させて連続的に変化させることができる。また電磁アクチュエータで開閉駆動するときの排気弁の開弁リフト量は、動弁カムで駆動するときよりも小さいものであり、比較的小型である電磁アクチュエータを用いることができ、電力消費量も小さく抑えることができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、弁ばねで閉弁側に付勢される排気弁に当接、係合される第１ロッカアームと、第１ロッカアームに隣接配置されるとともに前記動弁カムで揺動駆動される第２ロッカアームと、第２ロッカアームとは反対側で第１ロッカアームに隣接配置されるとともに前記電磁アクチュエータで揺動駆動される第３ロッカアームと、前記他の運転域で第１および第２ロッカアームを連結するとともに第１および第３ロッカアーム間を遮断する状態ならびに前記所定運転域で第１および第３ロッカアームを連結するとともに第１および第２ロッカアーム間を遮断する状態を切換可能として第１〜第３ロッカアームに設けられる連結切換機構とを備えることを特徴とする。
【０００９】
このような請求項２記載の発明の構成によれば、所定運転域を除く他の運転域では連結切換機構により第１および第２ロッカアームを連結することにより、動弁カムのカムプロフィルで定まる動弁特性で排気弁を開閉駆動することができ、所定運転域では第１および第３ロッカアームを連結することにより、電磁アクチュエータで排気弁を開閉駆動することができる。
【００１０】
また請求項３記載の発明は、上記請求項２記載の発明の構成に加えて、前記電磁アクチュエータには、前記第１および第３ロッカアームの連結時には前記排気弁を開弁する側に第３ロッカアームを付勢するアクチュエータ側ばねが設けられ、シリンダヘッドおよび第３ロッカアーム間には、前記第１および第３ロッカアームの連結時には前記排気弁を閉弁する側に第３ロッカアームを付勢する第３ロッカアーム側ばねが設けられ、アクチュエータ側ばねのばね定数が、第３ロッカアーム側ばねのばね定数および前記弁ばねのばね定数の和に等しく設定されることを特徴とし、かかる構成によれば、第１および第３ロッカアームを連結した状態では、電磁アクチュエータが電磁力を発揮していない状態で第３ロッカアームにかかるばね荷重をバランスさせて排気弁を中立位置とすることができ、電磁アクチュエータが開弁側および閉弁側に向けての電磁力を交互に切り換えて発揮することで排気弁を開閉駆動することができる。しかも弁ばねのばね定数を比較的小さく設定することが可能となるので、動弁カムで排気弁を開閉駆動する際の高速、高回転化にも容易に対処することができる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、上記請求項２または３記載の発明の構成に加えて、前記連結切換機構の切換時作動時に第３ロッカアームを第１ロッカアームとの設定相対位置に保持するように電磁アクチュエータとは反対側から第３ロッカアームに当接するトリガカムを備えることを特徴とし、かかる構成によれば、連結切換機構の切換作動を確実なものとすることができ、しかも第３ロッカアームに関して電磁アクチュエータとは反対側のスペースにトリガカムを配置するようにしてスペースの有効活用化を図ることができる。
【００１２】
請求項５記載の発明は、上記請求項４記載の発明の構成に加えて、前記トリガカムは、その回転軸線を中心とする円弧状に形成されるとともに前記電磁アクチュエータで第３ロッカアームを揺動駆動すべき範囲に配置される低位部と、前記連結切換機構の切換時作動時に第３ロッカアームを第１ロッカアームとの設定相対位置に保持すべく第３ロッカアームに当接するようにして前記低位部から隆起した高位部とを外周に有し、前記動弁カムと同期して回転するようにして該動弁カムに連動、連結されることを特徴とし、かかる構成によれば、電磁アクチュエータによって排気弁を開閉駆動する際に、第３ロッカアームとの干渉が生じることがないようにしてトリガカムを配置することができ、しかもトリガカムが動弁カムに連動、連結されるのでトリガカム専用の特別な駆動機構を設けることは不要であり、トリガカムの配置による部品点数の増大を抑制することができる。
【００１３】
さらに請求項６記載の発明は、上記請求項２記載の発明の構成に加えて、前記第３ロッカアームは、燃焼室の中心部に先端部を突入させるようにして前記排気弁側からシリンダヘッドに取付けられる点火プラグとの間の距離が第１および第２ロッカアームに比べて大となる位置に配置されることを特徴し、かかる構成によれば、点火プラグおよび電磁アクチュエータの相互干渉を回避して、エンジンをコンパクトに構成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【００１５】
図１〜図１１は本発明の一実施例を示すものであり、図１はエンジンの要部縦断面図であって図２の１−１線に沿う断面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図１の３矢視図、図４は図２の４−４線断面図、図５は図２の５−５線断面図、図６は電磁アクチュエータの縦断面図、図７は図２の７−７線断面図、図８は連結切換機構が第１および第２ロッカアームを連結した状態にあるときの図１の８−８線断面図、図９は連結切換機構が第１および第３ロッカアームを連結した状態にあるときの図８に対応した断面図、図１０は運転領域判別マップを示す図、図１１は内部排気還流を実行する際の排気弁の開弁特性を示す図である。
【００１６】
先ず図１〜図３において、車両に搭載されるエンジンのシリンダヘッド１５には、燃焼室１６に通じ得る吸気ポート１７および排気ポートが設けられるとともに、吸気ポート１７および排気ポート１８をそれぞれ開閉可能な吸気弁ＶＩおよび排気弁ＶＥが開閉作動可能に配設されており、吸気弁ＶＩおよび排気弁ＶＥは弁ばね１９，２０によりそれぞれ閉弁方向に付勢されている。
【００１７】
またシリンダヘッド１５には、前記燃焼室１６に先端部を配置した点火プラグ２１が取付けられるとともに、ガソリンおよび軽油等の燃料を燃焼室１６に直接噴射するためのインジェクタ２２が取付けられる。
【００１８】
而して該エンジンは、前記点火プラグ２１により点火する火花点火燃焼（以下、ＳＩ燃焼と言う）と、自己着火による圧縮着火燃焼（以下、ＣＩ燃焼と言う）とを切換えて実行することが可能である。
【００１９】
排気弁ＶＥを開閉駆動する排気側動弁装置２５Ｅは、排気弁ＶＥに当接、係合される第１ロッカアーム２６と、第１ロッカアーム２６に隣接配置される第２ロッカアーム２７と、第２ロッカアーム２７とは反対側で第１ロッカアーム２６に隣接配置される第３ロッカアーム２８と、第２ロッカアーム２７を揺動駆動する動弁カム２９と、第３ロッカアーム２８を揺動駆動する電磁アクチュエータ３０と、第１および第２ロッカアーム２６，２７を連結するとともに第１および第３ロッカアーム２６，２８間を遮断する状態ならびに第１および第３ロッカアーム２６，２８を連結するとともに第１および第２ロッカアーム２６，２７間を遮断する状態を切換可能として第１〜第３ロッカアーム２６〜２８に設けられる連結切換機構３１とを備える。
【００２０】
第１〜第３ロッカアーム２６〜２８は、シリンダヘッド１５に締結される複数のホルダ３２…で支持されたロッカシャフト３３で共通にかつ揺動可能に支承されており、第３ロッカアーム２８を燃焼室１６の中心により近いほうに配置して並列配置される。しかも点火プラグ２１は、第１〜第３ロッカアーム２６〜２８が配置される側でシリンダヘッド１５に設けられたプラグ筒３４に挿入されてシリンダヘッド１５に取付けられるものであり、第３ロッカアーム２８は、前記点火プラグ２１との間の距離が他の第１および第２ロッカアーム２６，２８よりも大となる位置に配置されることになる。
【００２１】
図４を併せて参照して、前記ロッカシャフト３３で揺動可能に支承される第１ロッカアーム２６には、タペットねじ３５が進退位置を調節可能として螺合されており、このタペットねじ３５が排気弁ＶＥの上端に当接、係合される。一方、前記ロッカシャフト３３の下方で前記ホルダ３２およびシリンダヘッド１５間には、前記ロッカシャフト３３と平行な軸線を有するカムシャフト３６が回転自在に軸支されており、第１ロッカアーム２６に対応する位置で前記カムシャフト３６には、該カムシャフト３６の軸線を中心とする円形の受け部３７が設けられる。また第１ロッカアーム２６には前記カムシャフト３６側に延びる腕部２６ａが一体に設けられており、排気弁ＶＥが閉弁状態にあるときに前記腕部２６ａの先端部が受け部３７に摺接する。それにより排気弁ＶＥが閉弁状態にあるときの第１ロッカアーム２６の揺動軸線まわりの姿勢が一定に保持される。
【００２２】
図５を併せて参照して、第１ロッカアーム２６に隣接した位置でロッカシャフト３３に揺動可能に支承される第２ロッカアーム２７には、第２ロッカアーム２７に対応する位置で前記カムシャフト３６に設けられる動弁カム２９に転がり接触するローラ３８が軸支されており、第２ロッカアーム２７は、動弁カム２９により揺動駆動される。しかもシリンダヘッド１５および第２ロッカアーム２７間には、シリンダヘッド１５に設けられた有底の摺動孔４２に摺動可能に嵌合される有底円筒状のリフタ４０と、該リフタ４０およびシリンダヘッド１５間に設けられて前記摺動孔４２に収納される第２ロッカアーム側ばね４１とで構成される第１ロストモーション機構３９が設けられており、第２ロッカアーム２７に設けられた当接部４３が前記リフタ４０に当接することにより、第２ロッカアーム２７は、そのローラ３８を動弁カム２９に転がり接触させる方向に回動付勢される。
【００２３】
図６において、電磁アクチュエータ３０は、両端を閉じた円筒状に形成されるハウジング４４と、該ハウジング４４内の一端側に固定配置される第１電磁石４５と、前記ハウジング４４内の他端側に固定配置される第２電磁石４６と、両電磁石４５，４６間でハウジング４４内に収納されるアーマチュア４７と、一端をハウジング４４から突出させるようにして第１電磁石４５の中心部およびハウジング４４を軸方向移動自在に貫通するとともにアーマチュア４７に他端が連設されて駆動ロッド４８と、第２電磁石４６の中心部を軸方向移動自在に貫通するとともに前記アーマチュア４７に一端が連接されるロッド４９と、該ロッド４９の他端部に装着されるばね受け部材５０ならびに前記ハウジング４４に設けられたばね受け部４６ａ間に縮設されるアクチュエータ側ばね５１とを備え、アクチュエータ側ばね５１は、ロッド５２およびアーマチュア４７を介して前記駆動ロッド４８を伸長せしめる方向に付勢する。
【００２４】
このような電磁アクチュエータ３０のハウジング４４は、第３ロッカアーム２８に設けられる当接部５２に駆動ロッド４８の先端を当接させるようにして、第３ロッカアーム２８の上方に配置され、シリンダヘッド１５もしくはヘッドカバー（図示せず）に固定される。
【００２５】
この電磁アクチュエータ３０では、第１および第２電磁石４５，４６の通電／非通電を切換えることにより、アーマチュア４７すなわち駆動ロッド４８を往復駆動することができる。而して第１電磁石４５でアーマチュア４７を吸引したときには、第１ロッカアーム２６と連結された状態にある第３ロッカアーム２８を排気弁ＶＥの開弁方向に駆動する電磁力が駆動ロッド４８から第３ロッカアーム２８に作用し、また第２電磁石４６でアーマチュア４７を吸引したときには電磁アクチュエータ３０から第３ロッカアーム２８に電磁力が作用することはなく、第１および第３ロッカアーム２６，２８が連結された状態にあるときに排気弁ＶＥが閉弁方向に作動することが許容される。
【００２６】
図７において、前記連結切換機構３１の切換時作動時には、電磁アクチュエータ３０とは反対側から第３ロッカアーム２８に当接するトリガカム５３により第３ロッカアーム２８が第１ロッカアーム２６との設定相対位置に保持されるものであり、第３ロッカアーム２８には、トリガカム５３に転がり接触し得るローラ５４が軸支される。
【００２７】
前記トリガカム５３は、その回転軸線を中心とする円弧状に形成されるとともに前記電磁アクチュエータ３０で第３ロッカアーム２８を揺動駆動すべき範囲に配置される低位部５３ａと、前記連結切換機構３１の切換時作動時に第３ロッカアーム２８を第１ロッカアーム２６との設定相対位置に保持すべく第３ロッカアーム２８に当接するようにして前記低位部５３ａから隆起した高位部５３ｂとを外周に有するものである。
【００２８】
しかもトリガカム５３は、前記動弁カム２９と同期して回転するようにして該動弁カム２９に連動、連結されるものであり、この実施例では、動弁カム２９が設けられているカムシャフト３６の第３ロッカアーム２８に対応する部分に前記トリガカム５３が設けられる。而して前記低位部５３ａおよび前記高位部５３ｂは、半径こそ違うもののカムシャフト３６の軸線を中心とする仮想円に沿うようにそれぞれ形成される。
【００２９】
またシリンダヘッド１５および第３ロッカアーム２８間には、シリンダヘッド１５に設けられた有底の摺動孔に摺動可能に嵌合される有底円筒状のリフタ５６と、該リフタ５６およびシリンダヘッド１５間に設けられて前記摺動孔５８に収納される第３ロッカアーム２８側ばね５７とで構成される第２ロストモーション機構５５が設けられており、第３ロッカアーム２８に設けられた当接部５９が前記リフタ５６に当接することにより、第３ロッカアーム２８は、第１および第３ロッカアーム２６，２８の連結時には排気弁ＶＥを閉弁する側に第３ロッカアーム２８側ばね５７で回動付勢されることになる。
【００３０】
しかも電磁アクチュエータ３０に設けられるアクチュエータ側ばね５１のばね定数は、第３ロッカアーム２８側ばね５７のばね定数および前記弁ばね２０のばね定数の和に等しく設定されている。
【００３１】
図８において、連結切換機構３１は、第２ロッカアーム２７に摺動可能に嵌合されるピストン６１と、第１ロッカアーム２６の第２および第３ロッカアーム２７，２８への連結および連結解除を切換可能として前記ピストン６１に一端部が当接する切換ピン６２と、前記ピストン６１とは反対側で切換ピン６２に接触する有底円筒状の規制部材６３と、規制部材６３を切換ピン６２側に付勢する戻しばね６４とを備える。
【００３２】
第１ロッカアーム２６には、ロッカシャフト３３と平行にして両端を開放した第１嵌合孔６５が設けられ、第２ロッカアーム２７には、第２ロッカアーム２７のローラ３８が動弁カム２９のベース円部２９ａに摺接している状態で前記第１嵌合孔６５に同軸に連なるようにして第１ロッカアーム２６側に開放した有底の第２嵌合孔６６が設けられ、第３ロッカアーム２８には、第３ロッカアーム２８のローラ５４がトリガカム５３の高位部５３ｂに摺接している状態で前記第１嵌合孔６５に同軸に連なるようにして第１ロッカアーム２６側に開放した有底の第３嵌合孔６７が設けられる。
【００３３】
ピストン６１は第２嵌合孔６６に摺動可能に嵌合され、ピストン６１の一端および第２嵌合孔６６の閉塞端間に液圧室６８が形成される。また規制部材６３は、有底円筒状に形成されて第３嵌合孔６７に摺動可能に嵌合される。戻しばね６４は、第３嵌合孔６７の閉塞端と規制部材６３との間に設けられ、第３嵌合孔６７の閉塞端には開放孔６９が穿設される。また切換ピン６２は、その両端を前記ピストン６１の他端および前記規制部材６３の閉塞端に相互に滑ることを可能として接触しつつ、第１摺動孔６５よりも長い軸長を有して第１嵌合孔６５に摺動可能に嵌合される。
【００３４】
ところでロッカシャフト３３内には、図示しない制御弁を介して液圧源に接続される液圧路７０が設けられており、液圧室６８に一端を通じさせて第２ロッカアーム２７に設けられる連通路７１を前記液圧路７０に常時通じさせるべく、ロッカシャフト３３に連通孔７２が設けられる。
【００３５】
このような連結切換機構３１において、液圧室６８の液圧を低圧とすると、戻しばね６４のばね力が規制部材６３を介して切換ピン６２に作用しているので、図８で示すように、切換ピン６２は、液圧室６８の容積を最小とする位置までピストン６１を押圧しつつ一端部を第２ロッカアーム２７の第２嵌合孔６６に嵌合するとともに他端部を第１および第３ロッカアーム２６，２８間に配置する位置となり、この状態では第１および第２ロッカアーム２６，２７が連結されるもののの第１および第３ロッカアーム２６，２８間は遮断され、第１ロッカアーム２６は、動弁カム２９で揺動駆動される第２ロッカアーム２７とともに揺動し、排気弁ＶＥは動弁カム２９のカムプロフィルで定まる開弁特性で開閉駆動される。また液圧室６８の液圧を高圧とすると、ピストン６１で押圧される切換ピン６２は戻しばね６４のばね力に抗して規制部材６３を第３嵌合孔６７内に押し込むように作動し、図９で示すように、切換ピン６２は、規制部材６３を第３嵌合孔６７の閉塞端に押しつけるようにして他端部を第３ロッカアーム２８の第３嵌合孔６７に嵌合するとともに第１および第２ロッカアーム２６，２７間に一端部を配置する位置となり、この状態では第１および第３ロッカアーム２６，２８が連結されるもののの第１および第２ロッカアーム２６，２７間は遮断され、第１ロッカアーム２６は、電磁アクチュエータ３０で駆動される第３ロッカアーム２８とともに揺動し、排気弁ＶＥは電磁アクチュエータ３０により開閉駆動される。
【００３６】
ところで、エンジンのＳＩ燃焼領域およびＣＩ燃焼領域は、図１０で示すように、エンジン回転数および要求負荷に応じて予め定められており、ＣＩ燃焼領域は、要求負荷が低〜中負荷であってエンジン回転数が低〜中回転域にある領域として設定され、それ以外の領域がＳＩ燃焼領域として設定される。
【００３７】
しかもＣＩ燃焼領域は、中負荷かつ低回転の状態にあって燃焼室１６に既燃ガスを残留させない領域すなわち非内部還流領域ＣＩ１と、低〜中負荷かつ中回転の状態にあって燃焼室１６に既燃ガスを残留させる領域すなわち内部還流領域ＣＩ２とに区画されており、内部還流領域ＣＩ２では矢印で示すように、要求負荷が低くかつエンジン回転数が高くなるのに応じて排気還流量すなわち燃焼室１６内への既燃ガスの残留量が多くなるように設定されている。
【００３８】
而して排気側動弁装置２５Ｅは、内部還流領域ＣＩ２においては連結切換機構３１によって第１および第３ロッカアーム２６，２７を連結し、第１および第２ロッカアーム２６，２７間を遮断し、電磁アクチュエータ３０で第３ロッカアーム２８を揺動駆動することにより排気弁ＶＥを開閉するものであり、この内部還流領域ＣＩ２での排気弁ＶＥの開弁特性は図１１の実線で示すようになる。それに対し、内部還流領域ＣＩ２以外の領域で排気弁ＶＥの開閉特性は図１１の鎖線で示すようになり、内部還流領域ＣＩ２では内部還流領域ＣＩ２を除く他の領域よりも排気弁ＶＥが早く閉じることになり、しかも図１１の矢印で示すように排気弁ＶＥの閉じ時期をより早めることで排気還流量を多くすることが可能である。
【００３９】
ところで上記内部還流領域ＣＩ２において排気弁ＶＥを早く閉弁するにあたり、上死点よりも前に排気弁ＶＥを閉弁することで燃焼室１６内での排気還流が充分に得られるものであり、しかも吸気弁ＶＩの開弁時期よりも前に排気弁ＶＥを閉弁することで吸気側への吹き返しが生じないようにして充分な排気還流を得ることができる。
【００４０】
吸気弁ＶＩを開閉駆動する吸気側動弁装置２５Ｉは、吸気弁ＶＩに当接、係合される第１ロッカアーム７６と、第１ロッカアーム７６に隣接配置される第２ロッカアーム７７と、第２ロッカアーム７７とは反対側で第１ロッカアーム７６に隣接配置される第３ロッカアーム７８と、第２ロッカアーム７７を揺動駆動する動弁カム７９と、第３ロッカアーム７８を揺動駆動する電磁アクチュエータ８０と、第１および第２ロッカアーム７６，７７を連結するとともに第１および第３ロッカアーム７６，７８間を遮断する状態ならびに第１および第３ロッカアーム７６，７８を連結するとともに第１および第２ロッカアーム７６，７７間を遮断する状態を切換可能として第１〜第３ロッカアーム７６〜７８に設けられる連結切換機構８１とを備えるものであり、排気側動弁装置２５Ｅと基本的には同一の構成を有するように構成される。
【００４１】
しかも第１〜第３ロッカアーム７６〜７８は、排気側動弁装置２５Ｅにおける第１〜第３ロッカアーム２６〜２８と共通のロッカシャフト３３で揺動可能に支承されており、前記動弁カム７９は、排気側動弁装置２５Ｅと共通のカムシャフト３６に設けられ、連結切換機構８１の切換時作動時には、電磁アクチュエータ８０とは反対側から第３ロッカアーム７８に当接するトリガカム８３が前記カムシャフト３６に設けられる。
【００４２】
さらにカムシャフト３６内には、連結切換機構８１に液圧を作用せしめるための液圧路８４が、排気側動弁装置２５Ｅ側の液圧路７０との間に仕切り板８５を介在させるようにして設けられる。
【００４３】
次にこの実施例の作用について説明すると、排気側動弁装置２５Ｅは、弁ばね２０で閉弁側に付勢される排気弁ＶＥに当接、係合される第１ロッカアーム２６と、第１ロッカアーム２６に隣接配置される第２ロッカアーム２７と、第２ロッカアーム２７とは反対側で第１ロッカアーム２６に隣接配置される第３ロッカアーム２８と、第２ロッカアーム２７を揺動駆動する動弁カム２９と、第３ロッカアーム２８を揺動駆動する電磁アクチュエータ３０と、内部還流領域ＣＩ２以外の領域で第１および第２ロッカアーム２６，２７を連結するとともに第１および第３ロッカアーム２６，２８間を遮断する状態ならびに内部還流領域ＣＩ２で第１および第３ロッカアーム２６，２８を連結するとともに第１および第２ロッカアーム２６，２７間を遮断する状態を切換可能として第１〜第３ロッカアーム２６〜２８に設けられる連結切換機構３１とを備えるものである。
【００４４】
したがって内部還流領域ＣＩ２を除く他の運転域では連結切換機構３１により第１および第２ロッカアーム２６，２８を連結することにより、動弁カム２９のカムプロフィルで定まる動弁特性で排気弁ＶＥを開閉駆動することができ、また内部還流領域ＣＩ２では第１および第３ロッカアーム２６，２８を連結することにより、電磁アクチュエータ３０で排気弁ＶＥを開閉駆動することができ、内部還流領域ＣＩ２では排気弁ＶＥの開弁リフト量を小さくかつ閉弁時期を早めるようにして多量の既燃ガスを燃焼室１６内に残留させるようにし、燃焼室１６内での排気還流を達成することにより、燃費の低減および排気性状の向上を図ることが可能である。しかも作動時期を自在に変化し得る電磁アクチュエータ３０を用いて排気弁ＶＥを開閉駆動するので、排気弁ＶＥの閉弁時期をエンジンの運転状態に応じて自在に変化させることが可能であり、排気還流量をエンジンの運転状態に適合させて連続的に変化させることができる。特にこの実施例のように、自己着火による圧縮着火燃焼を実行する際に内部排気還流を行う場合には、高温の既燃ガスを燃焼室１６に残留させて燃焼室１６内の温度を高めることができるので、着火性能も向上することになる。
【００４５】
また電磁アクチュエータ３０で開閉駆動するときの排気弁ＶＥの開弁リフト量は、動弁カム２９で駆動するときよりも小さいものであり、比較的小型である電磁アクチュエータ３０を用いることができ、電力消費量も小さく抑えることができる。
【００４６】
また電磁アクチュエータ３０には、第１および第３ロッカアーム２６，２８の連結時には排気弁ＶＥを開弁する側に第３ロッカアーム２８を付勢するアクチュエータ側ばね５１が設けられ、シリンダヘッド１５および第３ロッカアーム２８間には、第１および第３ロッカアーム２６，２８の連結時には排気弁ＶＥを閉弁する側に第３ロッカアーム２８を付勢する第３ロッカアーム側ばね５７が設けられており、アクチュエータ側ばね５１のばね定数が、第３ロッカアーム側ばね５７のばね定数および弁ばね２０のばね定数の和に等しく設定されている。このため第１および第３ロッカアーム２６，２８を連結した状態では、電磁アクチュエータ３０が電磁力を発揮していない状態で第３ロッカアーム２８にかかるばね荷重をバランスさせて排気弁ＶＥを中立位置とすることができ、電磁アクチュエータ３０が開弁側および閉弁側に向けての電磁力を交互に切り換えて発揮することで排気弁ＶＥを開閉駆動することができる。しかも弁ばね２０のばね定数を比較的小さく設定することが可能となるので、動弁カム２９で排気弁ＶＥを開閉駆動する際の高速、高回転化にも容易に対処することができる。
【００４７】
また連結切換機構３１の切換時作動時に第３ロッカアーム２８を第１ロッカアーム２６との設定相対位置に保持するようにして電磁アクチュエータ３０とは反対側からトリガカム５３が第３ロッカアーム２８に当接するので、連結切換機構３１の切換作動を確実なものとすることができ、しかも第３ロッカアーム２８に関して電磁アクチュエータ３０とは反対側のスペースにトリガカム５３を配置するようにしてスペースの有効活用化を図ることができる。
【００４８】
前記トリガカム５３は、その回転軸線を中心とする円弧状に形成されるとともに電磁アクチュエータ３０で第３ロッカアーム２８を揺動駆動すべき範囲に配置される低位部５３ａと、連結切換機構３１の切換時作動時に第３ロッカアーム２８を第１ロッカアーム２６との設定相対位置に保持すべく第３ロッカアーム２８に当接するようにして低位部５３ａから隆起した高位部５３ｂとを外周に有しているので、電磁アクチュエータ３０によって排気弁ｖｅを開閉駆動する際に、第３ロッカアーム２８との干渉が生じることがないようにしてトリガカム５３を配置することができる。
【００４９】
しかもトリガカム５３は、動弁カム２９と同期して回転するようにして該動弁カム２９に連動、連結されるものであり、この実施例では、動弁カム２９およびトリガカム５３が共通のカムシャフト３６に設けられている。したがってトリガカム５３専用の特別な駆動機構を設けることは不要であり、トリガカム５３の配置による部品点数の増大を抑制することができる。
【００５０】
さらに第３ロッカアーム２８は、燃焼室１６の中心部に先端部を突入させるようにして排気弁ＶＥ側からシリンダヘッド１５に取付けられる点火プラグ２１との間の距離が第１および第２ロッカアーム２６，２７に比べて大となる位置に配置されるので、点火プラグ２１および電磁アクチュエータ３０の相互干渉を回避して、エンジンをコンパクトに構成することができる。
【００５１】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【００５２】
たとえば本発明を、クランク軸線を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンに適用することも可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、所定運転域では多量の既燃ガスを燃焼室内に残留させるようにして燃焼室内での排気還流を達成することにより、燃費の低減および排気性状の向上を図ることが可能であり、しかも排気還流量をエンジンの運転状態に適合させて連続的に変化させることができる。また比較的小型である電磁アクチュエータを用いることができ、電力消費量も小さく抑えることができる。
【００５４】
また請求項２記載の発明によれば、所定運転域を除く他の運転域では連結切換機構により第１および第２ロッカアームを連結することにより、動弁カムのカムプロフィルで定まる動弁特性で排気弁を開閉駆動することができ、所定運転域では第１および第３ロッカアームを連結することにより、電磁アクチュエータで排気弁を開閉駆動することができる。
【００５５】
請求項３記載の発明によれば、第１および第３ロッカアームを連結した状態では電磁アクチュエータが電磁力を発揮していない状態で排気弁を中立位置とすることができ、電磁アクチュエータが開弁側および閉弁側に向けての電磁力を交互に切り換えて発揮することで排気弁を開閉駆動することができ、しかも弁ばねのばね定数を比較的小さく設定することが可能となるので、動弁カムで排気弁を開閉駆動する際の高速、高回転化にも容易に対処することができる。
【００５６】
請求項４記載の発明によれば、連結切換機構の切換作動を確実なものとすることができ、しかも第３ロッカアームに関して電磁アクチュエータとは反対側のスペースにトリガカムを配置するようにしてスペースの有効活用化を図ることができる。
【００５７】
請求項５記載の発明によれば、電磁アクチュエータによって排気弁を開閉駆動する際に、第３ロッカアームとの干渉が生じることがないようにしてトリガカムを配置することができ、しかもトリガカムが動弁カムに連動、連結されるのでトリガカム専用の特別な駆動機構を設けることは不要であり、トリガカムの配置による部品点数の増大を抑制することができる。
【００５８】
さらに請求項６記載の発明によれば、点火プラグおよび電磁アクチュエータの相互干渉を回避して、エンジンをコンパクトに構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンの要部縦断面図であって図２の１−１線に沿う断面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】図１の３矢視図である。
【図４】図２の４−４線断面図である。
【図５】図２の５−５線断面図である。
【図６】電磁アクチュエータの縦断面図である。
【図７】図２の７−７線断面図である。
【図８】連結切換機構が第１および第２ロッカアームを連結した状態にあるときの図１の８−８線断面図である。
【図９】連結切換機構が第１および第３ロッカアームを連結した状態にあるときの図８に対応した断面図である。
【図１０】運転領域判別マップを示す図である。
【図１１】内部排気還流を実行する際の排気弁の開弁特性を示す図である。
【符号の説明】
ＶＥ・・・排気弁
１５・・・シリンダヘッド
１６・・・燃焼室
２０・・・弁ばね
２１・・・点火プラグ
２５・・・排気側動弁装置
２６・・・第１ロッカアーム
２７・・・第２ロッカアーム
２８・・・第３ロッカアーム
２９・・・動弁カム
３０・・・電磁アクチュエータ
３１・・・連結切換機構
５１・・・アクチュエータ側ばね
５３・・・トリガカム
５３ａ・・・低位部
５３ｂ・・・高位部
５７・・・第３ロッカアーム側ばね
【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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【手続補正書】
【提出日】平成15年6月5日(2003.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
第１〜第３ロッカアーム２６〜２８は、シリンダヘッド１５に締結される複数のホルダ３２…で支持されたロッカシャフト３３で共通にかつ揺動可能に支承されており、第３ロッカアーム２８を燃焼室１６の中心から遠いほうに配置して並列配置される。しかも点火プラグ２１は、第１〜第３ロッカアーム２６〜２８が配置される側でシリンダヘッド１５に設けられたプラグ筒３４に挿入されてシリンダヘッド１５に取付けられるものであり、第３ロッカアーム２８は、前記点火プラグ２１との間の距離が他の第１および第２ロッカアーム２６，２８よりも大となる位置に配置されることになる。